燃料电池电极催化剂——石墨烯的性能评估

本科毕业论文

燃料电池电极催化剂——石墨烯的性论文题目：

能评估

姓名：张航琦

学号：1020120101

班级：10205101

年级：2014

专业：应用化学

学院：化学生物与材料科学学院

指导教师：宋少青（博士）

完成时间：2014年 5月26日

作者声明

本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。

本毕业设计（论文）成果归东华理工大学所有。

特此声明。

毕业设计（论文）作者（签字）：

签字日期：年月日

本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。

学位论文指导教师签名：

年月日

燃料电池电极催化剂——石墨烯的性能评估

张航琦

The fuel cell electrode catalyst - Performance

Evaluation of grapha

Zhanghangqi

摘要

随着石化资源的日渐消耗，新能源的研究愈来愈发的紧迫，而燃料电池的研发可以为人类带来无尽的发展前景。因为碳元素和化合物的有多种排列顺序的选择，造成了碳的多种不同形态如碳纳米管，石墨烯等含有特殊性质的碳元素，这些碳单支和化合物在材料、物理和化学中的表现在最近几十年中得到了科学家们的重视开始了这些领域的研究和发展。

关键词：燃料电池，催化剂，石墨烯

Abstract

W ith the growing consumption of fossil resources, research new energy increasingly urgent hair, and fuel cell R & D can bring endless prospects for humanity. Diversity, carbon and its compounds and compounds of the carbon elemental composition of the material has been one of the research priorities in the field of physics and chemistry. Especially the last three decades, with the continued discovery phase C60, carbon nanotubes (CNTs), graphene (Graphene) and other stars of materials, carbon materials research successive climax.

Keywords: fuelcell， catalysts ，graphene

1前言 (1)

1.1 燃料电池种类和发展现状。 (1)

1.1.1碱性氢氧燃料电池。 (1)

1.1.2 磷酸型燃料电池(PAFC) (2)

1.1.3 质子交换膜型燃料电池(PEMFO) (2)

1.1.4 熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC) (2)

1.2电催化 (7)

1.3改性石墨烯直接作为燃料电池阴极催化剂 (7)

2．燃料电池工作原理分析 (8)

3 实验步骤，数据处理 (9)

3.1实验结果分析 (10)

4、展望 (13)

参考文献: (14)

致谢 (15)

1前言

发电设备中燃料电池（Fuel Cell）是比较普遍的出现在生活中的，燃料电池顾名思义需要燃料的供给，在空气或者一些助燃气体的辅助下送入电极，反应之后电能就会被激发出来。虽然从外观上看与蓄电池很相似，由正电极、负电极和电解质等构成，也是化学能转变为电能的表现，但实际上它却不能用于储电而是一个发电装置。在热力学方面、电催化方面、材料学方面和自动化控制方面都有包括燃料电池必须的知识，所以燃料电池工作机理很繁琐，燃料电池对环境造成的污染少，并且能直接将燃料的化学能量转变成为工作生活所需要的电力，在这个过程中没有发生物体的燃烧，所以这个转化的作用受不到卡诺循环的限制。许多火力发电站只有不到35%的能量利用率，而让人们广为了解的核电站，其电能转化率只能在40%以内，但是燃料电池由化学能转化为电能的效率在49%以上，充分表明了燃料电池转化电能的巨大优势。燃料电池所需要发电的场所面积要求不高，地点的选择方便，能在很短的时间内完成电站的建设，通过组装电池堆达到实际所需的功率，十分便捷。在许多社区，工厂和大型的建筑地点，燃料电池都可以应地形而方便的做出电站的是集中还是分散的选择，相当便捷和使用。其负荷响应迅速，运行效率更加强，燃料电池在一瞬间之内就可以从最低功率变换到使电器正常工作的额定功率。

1.1燃料电池种类和发展现状。

能源与环境问题一直都是人类生活中的大问题，也是急待解决的问题，而燃料电池以其优异的发电性能以及高度的环保性能，在这几年中都是人们争相研究的热点。相对于常规电池，燃料电池是一种能够通过氧化还原反应在阴极和阳极发生反应生成电能的装置。燃料和氧化剂需要不间断的注入电池中，持续的燃料与氧化剂的供应，使得燃料电池能够不间断地提供电能。根据工作温度不同分为低、中、高温三种型。电解质燃料类型分为碱性燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池和聚合物离子交换膜燃料电池。

1.1.1碱性氢氧燃料电池。

如今电池技术飞速的发展，碱性燃料在航天飞行已经成功的运用此技术。碱性燃料电池在载人航天飞行中被利用时，电池里面发生化学反应生成的水通过机器的处理和加热后宇航员可以直接饮用，与此同时其生成的氧气还可与宇航员生命保障而提供充足的供应。美国已成功地将lgacon型碱性燃料电池用于阿波罗登月飞行计划中，并且运用的十分成功。