非贵金属镍在燃料电池中的应用第一章 直接液体燃料电池的概述燃料电池(FC)，又称为电化学电器，是一种不需要经过卡诺循环，直接将化学能转换成电能的发电装置。燃料电池的效率要高于传统的内燃机效率，其效率理论上可高达约 90％，实际应用中高达约 70％。在 FC 的发展史上，研究时间最长的 FC 类型是质子交换膜燃料电池（PEMFC）。它以纯氢气为燃料。但是，目前由于多方面原因，生产氢气在一定程度上受到限制。制备氢气的方法有很多，例如：电解水法、水煤气法等。但电解水法的制备成本过高，不有利于工业制备。而水煤气法在高温的条件下会生成一氧化碳，即使是从天燃气、甲醇等含有丰富氢气的碳氢化合物中提取，也是具有昂贵成本的，而且也会存在一氧化碳等杂质。这些杂质会使电池的性能降低，毒化电化学催化剂的活性。这是因为吸附在催化剂表面的一氧化碳会妨碍氢气在活性位点上发生电氧化。质子交换膜燃料电池对含水量以及温度的要求极高，若超过规定温度会影响电极的反应速度，降低导电性【5】。而质子交换膜燃料电池大多是以贵金属作为阳极催化剂，常常用贵金属铂作为阳极催化剂，因为贵金属铂催化剂可提升电催化剂的活性。但是由于贵金属的价格高昂以及稀缺导致质子交换膜燃料电池被限制应用【6】。但经过研究人员发现一些碳氢化合物可取代氢气成为燃料，而这些以碳氢化合物为燃料的电池称为直接液体燃料电池。1.1 直接液体燃料电池直接液体燃料电池是一种以碳氢化合物为燃料，氧气为氧化剂，很有潜力的新能源，其燃料电池原理是基于质子交换膜燃料电池。但直接液体燃料电池的燃料是含氢量高的液体，并不是氢气，例如：甲醇、乙醇、肼等【7】。直接液体燃料电池种类众多，接下来简单介绍几种液体燃料电池。1.1 直接甲醇燃料电池 直接甲醇燃料电池是一种以甲醇水溶液为燃料的液体燃料电池。尽管甲醇具有毒性，但是与质子交换膜燃料电池相比较，直接甲醇燃料电池的能量密度比质子交换膜燃料电池高；而且甲醇比氢气的生产制备、运输、储藏更容易方便；甲醇在水中的溶解度比氢气的高。所以直接甲醇燃料电池被人们认为是理想型的可移动电源【8-10】。直接甲醇燃料电池的主要部分是由阳极、阴极以及质子交换膜三部分组成。在阳极，甲醇被电氧化生成气体二氧化碳、氢离子并且释放出 6 个电子。二氧化碳气体被排出，氢离子与电子分别进入阴极。在阴极，氧气被通过质子交换膜的氢离子与通过外电路的电子还原生成水【11】。 阳极：CH3OH+...
