本科生毕业论文答辩PPT.pptVIP

学生：袁进超 指导老师：李妙鱼 MnO2/Pt/CNFs电极的制备及 催化氧化甲醇的性能研究 研究背景及意义 实验内容部分 实验结论与展望 论文概要 目前为止，化石燃料仍是全球所需能源的重要来源，但是其产生的严重环境污染使得我们不得不迫切的寻求理想的替代能源以改变现状，燃料电池便应运而生。 燃料电池是一种将燃料和氧化剂反应产生的化学能直接转换为电能的装置，相比于常规的移动电源，其环保、高效以及不需要充电等特性是我们青睐的重要原因。 燃料电池被称为继火力、水力和核电之后的第四代发电技术，不仅我国乃至世界都在加紧其在民用领域的开发应用，而作为资源型大省的山西，其关乎我们在经济转型和可持续发展的道路上能否走得更平稳和更长久之深远意义不言而喻。 研究背景及意义 直接甲醇燃料电池 制备MnO2/Pt/CNFs电极 MnO2/Pt/CNFs-CP催化氧化甲醇的性能研究。 实验内容 直接甲醇燃料电池 在各类型的燃料电池中，直接甲醇燃料电池有点相当突出，比能量密度高、燃料价格便宜、来源丰富、易储藏运输以及电池结构简单、安全等优点。 DMFCs主要由阳极、阴极、质子交换膜、气 体扩散层、双极板和流场板等组成。其工作 的原理是：甲醇和水被输送到阳极反应室后 ，发生氧化反应，生成6个电子和6个质子， 质子经质子交换膜到达阴极，同时电子也由 外电路抵达阴极，两者结合发生生成水的还 原反应，另外电子通过外电路循环做功，构 成回路。 MnO2/Pt/CNFs电极的制备 碳纳米纤维膜（CNFs）的制备 称取96 mg聚丙烯腈，加入1 mL N,N-二甲基甲酰胺， 待其完全溶解后用作电纺的前体液，电纺完成后得到白 色的聚丙烯腈纤维膜，之后经过预氧化和碳化得 到黑色的碳纳米纤维膜。 MnO2/Pt/CNFs催化剂的制备 用乙二醇还原CNFs，再加入氯铂酸反应后即可得到 Pt/CNFs催化剂，称取一定量的Pt/CNFs催化剂按照 相对应的比例先后加入蒸馏水、高锰酸钾和柠檬酸在 反应釜中于80度的烘箱中恒温4个小时便得到 得MnO2/Pt/CNFs催化剂。 MnO2/Pt/CNFs-CP催化电极的制备 称取10.0 mgMnO2/Pt/CNFs催化剂于2.5ml水中，静置12h后加入0.5 mL Nafion 溶液 ，超声均匀后取5. 0 μL滴于商用碳纸表面 ，在室温下干燥后可得 到MnO2/Pt/CNFs-CP催化电极 。 MnO2/Pt/CNFs-CP催化氧化甲醇的性能研究 （一） 在1.0M CH3OH + 0.5 M H2SO4的水溶液中，为了更加准确、全面的研究电极MnO2/Pt/CNFs-CP的性能，我们用循环伏安法测试了不同电极对甲醇的催化氧化活性，结果如上图。显然负载不同量MnO2的MnO2/Pt/CNFs-CP电极催化氧化甲醇的能力亦是不同的。从图中可以明显的看出来随着负载 MnO2量的递减， MnO2/Pt/CNFs-CP电极的活性却在逐渐增大，进而可以得到如下结论：少量的MnO2可以提高电极的活性。 MnO2/Pt/CNFs-CP催化氧化甲醇的性能研究（二） 在1.0 M CH3OH + 0.5 M H2SO4的水溶液中，通氮气半个小时后，我们用计时安培法测试不同电极中催化氧化甲醇的稳定性大小 ，结果如上图。由图易知，随着极化时间的延长催化氧化甲醇的氧化峰电流密度先达到最大值，而后再逐渐减小 ，通过降低幅度的大小我们来阐明MnO2 与电极稳定性的关系。显然负载MnO2的电极在极化1000秒后均稳定在15％左右，而没有负载MnO2的电极在极化1000秒后降到了7％左右，很明显MnO2对于电极的稳定性有着积极的作用。 结论与展望 该实验的设计，先是由PAN的DMF溶液通过静电纺丝制备了聚丙烯腈纤维膜，然后再经预氧化、碳化等实验方法得到碳纳米纤维膜，通过测试电极MnO2/Pt/CNFs的活性曲线和电流时间曲线阐明了MnO2对于提升催化氧化甲醇的性能有着明显的效果。实验过程中发现MnO2与Pt的沉积顺序、还原剂的不同等也会影响催化氧化甲醇的性能，但是由于时间有限，这项研究工作只能遗憾的留待