直接乙醇燃料电池的原位紫外拉曼光谱研究

作     者：吕新新 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊光

授予年度：2011年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：直接乙醇燃料电池 原位拉曼 C=O 

摘      要：直接乙醇燃料电池使用的燃料乙醇是一种可再生能源,因其能够取代直接甲醇燃料电池,避免甲醇有毒,渗透等问题,而受到人们广泛的关注。到目前为止,研究人员已经运用各种分析手段对乙醇燃料电池展开了深入研究,其目的是提高乙醇燃料电池催化剂的活性,提高燃料电池的工作效率和使用寿命。对乙醇电催化氧化机理这一难题,进行深入研究探讨的报道还很少,而采用紫外拉曼光谱技术与原位单电池相结合的方式,对直接乙醇燃料电池机理进行研究,尚无报道。对乙醇燃料电池电催化氧化机理的探索和认识,有助于提高乙醇燃料电池的电化学反应速率,设计新型高效的乙醇燃料电池。 本实验通过紫外拉曼光谱与气相色谱相结合的方法,研究乙醇燃料电池原位反应过程中,中间物种的生成及变化。其中,特别设计的原位反应单池,能够正常与紫外拉曼光谱结合使用,并且可以检测到有反应物,催化剂及中间物种产生的拉曼信号。 燃料电池中的阳极燃料乙醇与阴极氧气在催化剂作用下发生反应,生成的CO2和水可由气相色谱检测到,说明电池性能和运行状态良好,并且乙醇已发生电催化氧化反应。在反应过程中,通过原位紫外拉曼光谱观察到1713 cm-1处出现了表征中间物种乙醛和乙酸的C=O峰。另外,本文在实验过程中优化各种反应操作条件,确定产物及中间物种的变化,有助于进一步观察乙醇燃料电池电催化氧化的过程,对乙醇机理的进一步分析和认识提供了帮助。