文档介绍：天津大学
硕士学位论文
固体聚合物电解质水电解池膜电极的研究
姓名:王伟
申请学位级别:硕士
专业:化工过程机械
指导教师:许莉
20070501
摘要随着世界能源危机以及人类保护地球环境呼声的日益增高,氢能作为一种清洁、高效能源和载能体,受到人们广泛的重视。固体聚合物电解质解制氢技术具有效率高、能耗低、电解质性能稳定、安全可靠等优点,在军事、能源、工业、科研等方面用途广泛且发展潜力很大。而さ缂ǖ陌汗蠹鄹袷制约缃庾爸霉ひ祷闹匾R蛩刂弧NA私档蚐膜电极的成本、提高电解效率,有必要对其制备工艺及电解操作条件进行优化。本文采用转印法制备了用于缃獬氐哪さ缂ǎü笛槌醪窖芯苛俗印温度、转印压强、转印时间、催化剂载量、阳极催化剂与干态的质量比和扩散层材料等膜电极制备条件,以及电解温度、水质、水的流量、膜电极的放置位置和膜电极初始干湿状态等电解操作条件对电解池性能的影响。实验结果表明采用厚度为墓柘鸾浩魑WS〔牧希艏ɡ┥⒉阄勘嘀淹阴极扩散层为碳纸,阳极催化剂载量为/琁隢干态柿比为:跫ù呋猎亓课猯痚琍隢干态柿勘任.,在妗的压强下进行的转印,可制得电解性能较好的膜电极。另外,在恒压电解时,电流密度随电解温度的升高而明显增大;在本实验条件下水质、水的流量、膜电极的放置位置和膜电极初始干湿状态等对电解性能几乎没有影响。关键词:水电解固体聚合物电解质膜电极转印法
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前言能源是发展的重要物质基础,也是直接影响经济发展的一个重要制约因素。随着全球经济的迅猛发展,人类社会对能源的需求会越来越多。与此同时,由于无止境的开采和挖掘,人类现在赖以生存的能源资源正在日趋减少。另一方面,随着人类物质文明的进步,人类对自身生活环境的质量要求也越来越高。然而由于能源结构的不合理和技术水平的限制,传统能源的消耗造成了严重的环境污染,其结构及利用方式越来越难以适应人类生存发展的需求。面对能源危机的严重挑战,世界各国都在致力于寻找开发新能源。科学家们相信氢能是二十一世纪替代汽油、柴油、城市煤气等的清洁能源。氢的来源多种多样。可以通过天然气、煤、煤层气等化石燃料,也可以通过太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热等可再生能源,或者电力等二次能源来开采“氢矿”。氢气燃烧热值高。燃烧相同重量的煤、石油和氢气,氢气放出的能量为石油的丁⒚旱倍。氢能是最环保的能源。利用低温燃料电池,由电化学反应将氢转化为电能和水。不排放蚇挥腥魏挝廴尽的有效方法。使用氢燃料内燃机,也是显著减少污染氢气具有可储存性。就象天然气一样,氢可以很容易地大规模储存。这是氢能和电、热最大的不同。这样,在电力过剩的地方和时间,可以用氢的形式将电或热储存起来。这也使氢在可再生能源的应用中起到其他能源载体所起不到的作用。氢的可再生性。氢由化学反应发出电能蛉并生成水,而水又可由电解转化为氢和氧,如此循环,永无止尽。氢是和平能源。因为它既可再生又来源广泛,每个国家都有丰富的“氢矿。由于氢具有以上特点,可以同时满足资源、环境和持续发展的要求,是其它能源所不能比拟的,所以备受青睐。目前对于氢的制取有很多种方法,工业上主要是矿物燃料转化制氢和水电解制氢,其它方法还有热化学循环法制氢、热分解直接制氢、光催化法制氢等。矿物燃料转化制氢中有包括气体和液体烃类转化法、焦炉气及其它含氢气体深冷分离法和煤气化制取氢气等。但是正如前面所述,天然气和煤都是宝贵的燃料和化工原料,用它们来制氢显然摆脱不了常规能源的束缚,造成能源的损失。
热化学循环法制氢、热分解直接制氢只通过一次能源转换,即热能一氢能,从而使制氢效率提高,能耗降低,但所受条件限制较多,目前多数还处于实验室研究阶段。固体聚合物电解质缃饧际醣绕渌魄夥椒ň哂行矢摺⒛芎牡汀电解质稳定、安全可靠以及装置体积小、重量轻、寿命长等优点,在军事、能源、工业、科研等方面用途广泛且发展潜力很大。为了降低缃庾爸玫某杀尽⑻岣叩缃庑剩疚牟捎米S》ㄖ票赣糜缃獬氐哪さ缂ǎü笛檠芯坎煌票柑跫偷缃馓跫阅さ缂阅艿影响,最终确定さ缂ǖ氖室酥票腹ひ占暗缃夤ぷ魈跫前言
许南工伟王件∥月日签字日期:伽矿年‘月憾嘧硼签字日期:矽。辏抡淹独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得叁盗盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解墨盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检学位论文作者签名:本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。