《直接液体燃料电池碳基空气阴极的结构设计与性能强化》
张钰栋

定价：82.00元

出版时间：2026-06

ISBN：978-7-5240-0571-1

内 容 提 要

本书围绕直接液体燃料电池碳基空气阴极的性能瓶颈，系统研究了氧还原反应的可靠表征方法、碳载体微结构调控规律、非贵金属催化剂开发以及整体式阴极结构设计。通过建立标准化测试体系，阐明咖啡环效应影响机制，创新利用工业副产物与生物质制备高效催化剂，最终提出并验证了一种工艺简化、性能提升的整体式阴极新构型，为燃料电池阴极技术的实用化发展提供了理论依据与技术方案。

本书可供燃料电池领域科研人员、高等院校相关专业研究生及新能源工程技术人员参考。

目    录

1  绪论

  1.1  直接液体燃料电池简介

    1.1.1  燃料电池的工作原理及分类

    1.1.2  直接液体燃料电池工作原理及关键组成

    1.1.3  燃料电池空气阴极简介

    1.1.4  碳基空气阴极的优势

  1.2  碳基空气阴极面临的关键问题

    1.2.1  催化剂的氧还原反应活性提升

    1.2.2  催化剂氧还原反应活性的可靠表征

    1.2.3  催化剂碳载体的选择

    1.2.4  碳基空气阴极孔隙调控

  1.3  碳基空气阴极的研究现状

    1.3.1  碳基氧还原反应催化剂研究现状

    1.3.2  氧还原反应性能参数表征研究现状

    1.3.3  氧还原反应催化剂碳载体研究现状

    1.3.4  碳基空气阴极结构研究现状

  1.4  本书的主要研究内容

2  催化剂载量对氧还原反应催化剂性能参数表征的影响

  2.1  实验装置及实验方法

    2.1.1  不同载量催化剂薄层的制备

    2.1.2  催化剂薄层表面形貌的表征

    2.1.3  不同载量催化剂薄层的电化学表征

  2.2  实验结果与讨论

    2.2.1  催化剂载量对催化剂薄层表面形貌的影响

    2.2.2  催化剂载量对催化剂薄层厚度的影响

    2.2.3  Pt纳米颗粒深度对催化剂氧还原反应性能参数的影响

    2.2.4  催化剂载量对催化剂有效电化学活性面积的影响

    2.2.5  催化剂载量对催化剂氧还原反应活性的影响

  2.3  本章小结

3  咖啡环效应对氧还原反应催化剂性能参数表征的影响

  3.1  实验装置及实验方法

    3.1.1  不同咖啡环程度催化剂薄层的制备

    3.1.2  不同咖啡环程度催化剂薄层形貌表征

    3.1.3  不同咖啡环程度催化剂薄层的电化学测试

  3.2  数学模型建立

    3.2.1  计算区域

    3.2.2  基本控制方程

    3.2.3  湍流模型

    3.2.4  化学反应模型

    3.2.5  模型的边界条件

  3.3  结果与讨论

    3.3.1  催化剂薄层形貌结构分析

    3.3.2  咖啡环效应对旋转环盘电极收集效率的影响

    3.3.3  咖啡环效应对电极表面物质分布的影响

    3.3.4  咖啡环效应对电极表面液体流动方向的影响

    3.3.5  咖啡环效应对催化剂电化学活性面积的影响

    3.3.6  咖啡环效应对催化剂氧还原反应活性参数表征的影响

  3.4  本章小结

4  碳载体微结构对阴极催化层三相界面的影响

  4.1  实验装置及实验方法

    4.1.1  材料的选择

    4.1.2  表征和测试

  4.2  结果与讨论

    4.2.1  碳载体的物性表征

    4.2.2  热处理温度对碳载体微结构的影响

    4.2.3  碳载体及催化剂的电化学性能

    4.2.4  空气阴极直接甲酸盐燃料电池性能

  4.3  本章小结

5  烟炱制高氧还原反应催化活性碳基非贵金属催化剂

  5.1  实验装置及实验方法

    5.1.1  材料的选择

    5.1.2  催化剂的制备

    5.1.3  表征和测试

    5.1.4  电极的制备

    5.1.5  电池的装配、启动和测试

  5.2  实验结果与讨论

    5.2.1  催化剂的物性表征

    5.2.2  催化剂的电化学表征

    5.2.3  催化剂在直接甲酸盐燃料电池上的应用

    5.2.4  催化剂在微生物燃料电池上的应用

  5.3  本章小结

6  调控碳载体微结构拓展催化层三相界面

  6.1  实验装置及实验方法

    6.1.1  催化剂的制备

    6.1.2  电极的制备

    6.1.3  催化剂物理化学表征和电化学测试

  6.2  结果与讨论

    6.2.1  催化剂的物理化学表征结果

    6.2.2  催化剂的电化学特性测试结果

    6.2.3  空气阴极及直接甲酸盐燃料电池性能

  6.3  本章小结

7  调控整体式碳基空气阴极结构拓展阴极三相界面

  7.1  实验装置及实验方法

    7.1.1  电极的制作及电池的组装

    7.1.2  物理化学表征和电化学测试

  7.2  结果与讨论

    7.2.1  电极的物理化学表征结果

    7.2.2  电化学特性测试结果

  7.3  本章小结

参考文献