燃料电池材料思维导图
燃料电池材料
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思维导图大纲
燃料电池材料思维导图模板大纲
质子交换膜型燃料电池
原理：以氟磺酸型固体聚合物为电解质，以Pt/C或Pt-Ru/C为电催化剂以氢或净化重整气为燃料，以空气或纯氧为催化剂，并以石墨或表面改性金属板为双极板。
组成结构：电催化剂，电极，质子交换膜，双极板材料及其流场设计。
电催化剂
要求：有良好的催化活性，高选择性，耐腐蚀性，良好的导电性能
催化载体作用
固定催化物
修饰电子状态
种类：贵金属，碳化钨等等
电极：多孔气体扩散电极，由扩散层和催化层组成
质子交换膜：全氟磺酸型质子交换膜
双极板材料与流场
分隔氧化剂和还原剂，具有阻气作用
具有集流作用，必须是良好的导电体
具有抗腐蚀作用
确保反应气在各电极各处均匀分布
良好的导热体
无孔石墨板
优点：化学稳定性能好，电导率高，阻气性能好
缺点：脆，成本高
特点：能量转换效率高，对环境友好，可在室温下快速启动，无电解质流失，寿命长，比功率与能量高
熔融碳酸盐燃料电池
原理
阴极反应：O2+2CO2+4e-→2CO2
阳极反应：2H2+2CO3→2CO2+2H2O+4e-
总反应：02+2H2=2H2O
组成结构
电池隔膜
要求：强度高，耐高温熔盐腐蚀，浸入电解质有良好的离子导电性
带铸法制备
优点：性能，重复性好，适于大批量生产
缺点：对环境不友好
电极催化剂
要求：抗熔盐腐蚀，电催化性能良好，有电催化剂制备多孔气体扩散电极，电极与隔膜必须有适宜的孔适配
阳极催化剂：镍合金电催化剂
阴极催化剂：NIO（缺点：导致电池短路）
双极板：不锈钢或各种镍基合金钢制成
固体氧化物燃料电池
原理
2O2-+2H2→2H20+4e-/4O2-+CH4→2H20+CO2+8e-
总反应：2H2+O2→2H20/CH4+2O2→2H20+CO2
组成结构
固体氧化物电解质：萤石结构氧化物
阴极材料：发生氧还原反应，为氧离子扩散以及电子传输提供通道
阳极材料：燃料气体发生电化学氧化的场所
双极连接材料：陶瓷氧化物和金属合金
密封材料
结构设计：管式，平板式，套管式，单块叠层结构
碱性燃料电池
原理
阳极反应：H2+2OH-→2H20+2e-
阴极反应：1/2O2+H2O+2e-→2OH-
总反应：1/2O2+H2→H2O
结构组成
电催化剂
阳极：Pt，PdAu等贵金属和非贵金属
阴极：Pd等贵金属和非贵金属
制备：电极沉淀法，高温烧结法，喷涂技术
电极
磷酸盐燃料电池
原理
阳极：H2→2H++2e-
阴极：1/2O2+2H++2e-→H20
总反应：1/2O2+H2→H2O
结构组成
隔膜：SiC-PTFE膜
电极
双极板
无孔石墨双极板
复合双极板
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