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堿性燃料電池AFC電極的一般要求有哪些?

編輯:貝朗斯動力商城 發(fā)表時間:2019-07-17 瀏覽量: 13783

堿性燃料電池(AFC)電極指的是它的正負極,堿性燃料電池是最早獲得應(yīng)用的燃料電池。在AFC中,濃KOH溶液既當作電解液,又作為冷卻劑。它起到從陰極到陽極傳遞OH-的作用,電池的工作溫度一般為80攝氏度,并且對CO2中毒很敏感。

對于AFC電極的一般要求如下:
(1)良好的導(dǎo)電能力以降低歐姆電阻;
(2)充分的機械穩(wěn)定性和適當?shù)目追e率;
(3)在(堿性)電解質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性;
(4)長期的電化學(xué)穩(wěn)定性,包括催化劑的穩(wěn)定性及與電極組成一體后的穩(wěn)定性。
陽極和陰極的類型及制作方式是與所選擇的催化劑相關(guān)的。不像PAFC, AFC不僅貴金屬適用,非貴金屬也適用。鉑或鉑合金可以沉積在碳上,也可組成金屬電極(多為鎳基體)。采用非貴金屬時通常以雷納(Raney )鎳為基體材料作陽極,銀基催化劑粉為陰極。
另一重要性質(zhì)是電極材料的親水性和疏水性。親水電極通常是金屬電極,而在碳基電極中加人PTFE(聚四氟乙烯)可以調(diào)整電極的潤濕性,因而以含PTFE催化層的適當構(gòu)造來維持其足夠的疏水性對于保持疏水電極的壽命是很重要的。
通常電極材料是由幾個不同孔積率層構(gòu)成,以使液體電解質(zhì)、氣體燃料(氫)或氧化劑(空氣或氧)按要求留在其內(nèi)或流過電極。電極技術(shù)的關(guān)鍵就在于制造這樣的電極或電極的某一層,通常是將粉末混合后壓在膜上。沉積技術(shù)、噴涂技術(shù)以及高溫燒結(jié)等都被用來保證其良好的工藝穩(wěn)定性。

堿性燃料電池通常用氫氧化鉀或氫氧化鈉為電解質(zhì),導(dǎo)電離子為OH-,燃料為氫。

    1、陽極反應(yīng):H2+2OH- →2H2O+O2   標準電極電位為-0.0828V

    2、陰極反應(yīng):1/2O2+H2O+2e- →2OH-    標準電極電位為0.401V

    3、總反應(yīng):  1/2O2+O2+H2 → H2O     理論電動勢為0.401-(-0.828)=-1.229V

    4、AFC的催化劑主要用貴金屬鉑、鈀、金、銀和過渡金屬鎳、鈷、錳等。

AFC的優(yōu)點

    效率高,因為氧在堿性介質(zhì)中的還原反應(yīng)比其他酸性介質(zhì)高;

    因為是堿性介質(zhì),可以用非鉑催化劑;

    因工作溫度低,堿性介質(zhì),所以可以采用鎳板做雙極板。

AFC的缺點

    因為電解質(zhì)為堿性,易與CO2生成K2CO3、Na2CO3沉淀,嚴重影響電池性能,所以必須除去CO2,這給其在常規(guī)環(huán)境中應(yīng)用帶來很大的困難。

    電池的水平衡問題很復(fù)雜,影響電池的穩(wěn)定性。

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