甲醇燃料動力電池之所以能夠成為近年來環(huán)保新能源的新寵，其原因重要是因為甲醇燃料動力電池是通過將甲醇溶液與氧化劑進行結(jié)合從而起到發(fā)電的目的。這種方式最大的優(yōu)點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)勢，非常適合作為移動電話等隨身物品的充電選擇。

在本文中，小編將為大家介紹直接甲醇燃料動力電池中空氣陰極的反應式以及實驗所需物品。

根據(jù)DMFC工作原理，水在空氣陰極生成，其反應式為：

假如空氣陰極一側(cè)生成的水和陽極甲醇溶液通過Nafion膜擴散到陰極上的水不足以彌補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，不同運行工藝參數(shù)，如空氣增濕、空氣流量以及空氣增濕溫度對直接甲醇燃料動力電池電化學性能的影響。

試劑、材料和儀器

陽極和陰極催化劑分別為英國JohnsonMattheyCo.生產(chǎn)的pt-Ru/C（質(zhì)量分數(shù)為90%）和pt/C（質(zhì)量分數(shù)為40%），美國杜邦公司生產(chǎn)的Nafion117膜和質(zhì)量分數(shù)為10%的Nafion溶液，日本Toray公司生產(chǎn)的碳紙，質(zhì)量分數(shù)為60%的pTFE溶液，碳黑（VulcanXC-72），異丙醇（化學試劑），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型電化學綜合測試儀（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膜的預處理：在體積分數(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處理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，超聲波處理200次，然后涂覆于事先已經(jīng)處理好的擴散層上，并在真空干燥箱中干燥12h。

4、MEA的熱壓成型：將上述2塊含有擴散層和催化層的碳紙分別置于處理過的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測試

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。其性能在電化學綜合測試系統(tǒng)VMp2（princetonAppliedReseach）上測量。反應物為甲醇和空氣，反應條件為常溫、常壓。

本文從實驗的準備到單電池的組裝與性能測試，為讀者講解了直接甲醇燃料動力電池空氣陰極方面的問題，在接下來的文章中，小編將為大家繼續(xù)帶來與直接甲醇燃料動力電池有關(guān)的內(nèi)容，請大家持續(xù)關(guān)注。