国内外低温燃料电池中电催化剂的研究现状概述开题报告
2020-04-15 17:53:50
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
文 献 综 述
发展环境友好的新能源与可再生能源,对实现社会的可持续发展极其重要。在化石燃料趋向枯竭的今天,燃料电池技术的研究和开发日益受到各国政府和企业的重视。燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的发电装置,其具有安全、高效、能量高、无污染、无噪音、可快速低温启动、燃料来源广泛、储存和运输方便等优点而受到广泛的关注,是一种绿色能源技术。这对解决目前世界面临的”能源短缺”和”环境污染”这两大难题具有重要意义,是被认为是21世纪最有发展前景的高效清洁发电技术。
低温燃料电池包括质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、直接乙醇燃料电池和直接甲酸燃料电池等。其中质子交换膜燃料电池(pemfc)、直接甲醇燃料电池(dmfc),具有工作温度低,启动快,能量转化率高、有更高的理论能量密度和可逆能量效率、无电解质腐蚀等特点,是电化学和能源科学领域的一个研究热点。是未来电动汽车、野外电站、便携式电源的理想替代电源,在航天领域、潜艇等领域有广泛的应用前景,是燃料电池优先发展的类型。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
本论文是研究国内外低温燃料电池中电催化剂的研究现状概述,其目的是调查和总结出国内外电池催化剂的研究现状,概述出目前主要存在哪些方面的研究,研究成果如何,发展潜力如何,及其将来可能会的重点研究方向。和调查出现时最先进的催化剂技术,和目前催化剂技术中尚存的不足。还有结合自己所学的学科知识和实践及应用能力,猜想和提出合理的高效催化剂的研究方案。
因此,其主要的研究手段包括:文献调查、文献整理。主要操作是查阅大量的文献。在查阅大量的文献同时,将相关的文献进行分类和汇总。分类的方向主要从:①原有的铂催化剂的制作方法和技术的改进。②低铂和非铂催化剂的类型和新型研发方法。③新型催化剂载体的研究方法。将大量的文献进行分类后,再对同一类的研究概况进行汇总。例如对于方向①,可以总结出各种的改进方案,并对这些方案进行比较,分别从经济性、高效性和新颖性等这些方面进行剖析,从而分析出何种方案是将来最具有发展前景的,和最高效的制备方案。同时,还根据自己所学的知识,大胆提出自己的猜想,并结合实际对这些方案的优缺点提出评价。对于方向②,可以总结出各种低铂和非铂催化剂的类型(目前包括铂合金催化剂,非铂催化剂,在催化剂中添加氧化物,硅氧化物及有机物),并比较这些催化剂的优缺点,从而归纳出最优化的低铂和非铂催化剂。由于这方面的内容所涉及得比较广泛和深入,而且目前科学家都是比较注重这些方面的研究,就从铂合金催化剂这个方面来考虑,不同的合金其催化能力各有不同,并且结合的方式不同所得到的催化效果也不同,目前讨论得比较热门的就是使用核壳结构,既能降低铂金属的使用量,又能增加其催化的能力。因此,此部分内容应该花大量的时间去研究,并总结出最具研究价值的方案。对于方向③则总结出各种载体对催化剂的催化能力的影响,及每种载体要如何处理才能发挥出催化剂最大的催化能力。
最后,如果时间允许的话,可以对其论文的研究成果进行实验验证。其中,主要的实验方法有:xrd、tem、xps、edx以及循环伏安法、计时电流法、计时电位法等方法。
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