甲醇燃料動力鋰電池之所以能夠成為近年來環(huán)保新能源的新寵，其原由緊要是因?yàn)榧状既剂蟿恿︿囯姵厥峭ㄟ^將甲醇溶液與氧化劑進(jìn)行結(jié)合從而起到發(fā)電的目的。這種方式最大的優(yōu)勢就是成本低廉的同時環(huán)保高效，并且由于本身體積上的優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為移動電話等隨身物品的充電選擇。

在本文中，小編將為大家解析筆直甲醇燃料動力鋰電池中空氣陰極的反應(yīng)式以及試驗(yàn)所需物品。

依據(jù)DMFC工作原理，水在空氣陰極生成，其反應(yīng)式為：

倘若空氣陰極一側(cè)生成的水和陽極甲醇溶液通過Nafion膜擴(kuò)散到陰極上的水不足以彌補(bǔ)陰極中大量空氣帶出去的水分時，陰極水平衡就會被破壞，造成空氣電極一側(cè)質(zhì)子交換膜失水變干，引起電池內(nèi)阻大幅度上升、電池性能迅速下降，最后致使電池難以正常運(yùn)行。為此，著重研究了常溫常壓條件下，以甲醇液體作陽極燃料、以空氣為氧化劑，不同運(yùn)行工藝參數(shù)，如空氣增濕、空氣流量以及空氣增濕溫度對筆直甲醇燃料動力鋰電池電化學(xué)性能的影響。

試劑、材料和儀器

陽極和陰極催化劑分別為英國JohnsonMattheyCo.加工的pt-Ru/C（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%）和pt/C（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%），美國杜邦公司加工的Nafion117膜和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的Nafion溶液，日本Toray公司加工的碳紙，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的pTFE溶液，碳黑（VulcanXC-72），異丙醇（化學(xué)試劑），飽和甘汞電極，bT01-100型蠕動泵，LZb型液體轉(zhuǎn)子流動計，XMTb型數(shù)顯溫控恒溫箱，REX-C700型數(shù)控加熱器，ACO-318型空氣泵以及VMp2型電化學(xué)綜合探測儀（美國普林斯頓公司）。

流場板的制作

陰、陽極流場板均采用石墨板，其流場尺寸為20mm×25mm。利用流場雕刻設(shè)備在石墨板上制作單通道蛇形流場及密封槽，其中單通道蛇形流場槽深、槽寬和脊寬均為1mm。密封材料為硅膠樹脂或玻璃膠等。

膜電極（MEA）的制備

1、Nafion117膜的預(yù)解決：在體積分?jǐn)?shù)為3%的雙氧水溶液中煮沸0.5h后，取出，用去離子水沖洗3次，放入2mol/L的硫酸溶液中煮沸1h，使其質(zhì)子化，接著用去離子水沖洗數(shù)次后留在去離子水中備用。

2、擴(kuò)散層的制備：取一定量的pTFE乳液、碳黑、Nafion溶液和異丙醇水溶液混合后通過超聲波解決30min，然后滴涂在2塊面積為20mm×25mm的碳紙上，涼干備用。

3、催化層的制備：取一定量pt-Ru/C和pt/C分別加入一定比例的Nafion溶液和異丙醇水溶液，超聲波解決200次，然后涂覆于事先已經(jīng)解決好的擴(kuò)散層上，并在真空干燥箱中干燥12h。

4、MEA的熱壓成型：將上述2塊含有擴(kuò)散層和催化層的碳紙分別置于解決過的Nafion117膜兩側(cè)，在135℃和1Mpa條件下，熱壓3min后得到一個由甲醇電極、空氣電極和電解質(zhì)膜組成的MEA。

單電池的組裝和性能探測

將上述MEA放入2塊自制的、有效面積為5cm2的石墨流場板中，兩側(cè)分別加上集流板、絕緣片和端板，夾緊密封，組裝成單電池。電池用熱棒加熱，熱電偶測溫。其性能在電化學(xué)綜合探測系統(tǒng)VMp2（princetonAppliedReseach）上測量。反應(yīng)物為甲醇和空氣，反應(yīng)條件為常溫、常壓。

本文從試驗(yàn)的準(zhǔn)備到單電池的組裝與性能探測，為讀者講解了筆直甲醇燃料動力鋰電池空氣陰極方面的問題，在接下來的文章中，小編將為大家持續(xù)帶來與筆直甲醇燃料動力鋰電池有關(guān)的內(nèi)容，請大家繼續(xù)關(guān)注。