[00148572]熔融氢氧化物直接碳燃料电池系统开发及催化机理研究

基于熔融氢氧化物较高的离子电导率、较低的熔点以及燃料在其中具有较高的活性等优势,构筑了熔融氢氧化物直接碳燃料电池。通过数值模拟的方法优化了电池的结构参数,阳极室高度是影响电池极化损失和性能的主要结构参数之一,电极间距影响电解液离子的传输速度和其在集流体表面的分布状态,进而影响电池的输出电压和电流。在优化的电池结构参数基础上,通过有限元数值模拟和实验结合的方法对影响该燃料电池的运行参数进行了优化。燃料电导率、燃料比表面积、燃料进料速度、运行温度、燃料进料浓度等均影响碳浆燃料在集流体表面的分布状态,进而影响电池的性能。在较低的运行温度和较大规模的运行模式下,燃料高的电导率和大的活性比表面积可显著降低欧姆极化损失和活化极化损失,提升电池的输出电压和功率。另外,在优化的电解液种类和配比条件下,添加过渡金属催化剂,进一步促进了阳极碳电化学氧化反应动力学及阴极氧气电化学还原反应动力学,进而进一步提升了该电池的性能。燃料连续供给和无膜的电池结构设计和运行参数优化促进了该类电池的商业化应用进程。通过上述基础研究,已取得较好的成果,目前已发表高水平SCI 论文4篇,申请专利一项。