鉅大LARGE | 點擊量：908次 | 2022年03月31日
甲醇燃料動力鋰離子電池電極相關(guān)反映過程分解
甲醇燃料動力鋰電池作為一種新興的電池，在壽命及功效上都有卓越的表現(xiàn)。但有關(guān)這種新型的電池技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)上的資料并不多。針有關(guān)此小編特意對網(wǎng)絡(luò)上的資料進行了整理，為大家說收集了有關(guān)甲醇燃料動力鋰電池交流抗譜的分解，下面就快隨小編一起來看一看吧。
對交流抗譜進行分解的緊要目的，是為了反映出各類電極上的相關(guān)反映過程，依據(jù)選擇電極的種類分為大比表面積pt電極研究和pt2Ru電極阻抗譜研究。
通過假設(shè)電極反應(yīng)涉及兩類吸附中間產(chǎn)物進行了譜圖解釋。后續(xù)的研究工作者，則將其假設(shè)簡化為一種吸附中間產(chǎn)物。有關(guān)pt2Ru電極的研究發(fā)現(xiàn)，假設(shè)一種中間產(chǎn)物對譜圖的擬合就已經(jīng)足夠好。有關(guān)兩類電極的研究意義在于前者通常發(fā)生在實際電池反應(yīng)的陽極，而后者則發(fā)生在甲醇滲透情況下電池的陰極。比較統(tǒng)一的結(jié)論如下：
(1)有關(guān)pt電極和pt2Ru電極，甲醇氧化反應(yīng)機理是不同的；
(2)有關(guān)pt電極，表面氧化吸附物將和甲醇氧化競爭同一活性位點；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(3)有關(guān)pt2Ru電極，由于甲醇和水分子有關(guān)活性位點親和力差異較大，中間吸附產(chǎn)物有關(guān)阻抗行為的影響不顯著。
圖1典型DMFC阻抗譜
典型的DMFC阻抗譜，在10kHz~011Hz的頻譜范圍內(nèi)將呈現(xiàn)一系列的阻抗弧，一般為2~3個，如圖1，不同的阻抗弧對應(yīng)于不同的過程阻力。311高頻譜頻率高于103量級Hz范圍內(nèi)出現(xiàn)的高頻弧，其半徑會隨著溫度的升高而減小，但并不隨著陽極電勢的改變而變化。Mueller等。
認為該弧半徑對應(yīng)于質(zhì)子交換膜的離子阻抗，其中的容抗值依靠于膜的厚度，但并不完全由膜厚度決定，其值反映了電極幾何電容和雙電層電容。電池其他部分阻抗的新增，會使半圓弧向高頻區(qū)移動，也同時說明高頻弧與實軸高頻段的交點代表歐姆阻抗。Ciureanu等。
認為這部分阻抗由未補償電阻和膜、催化劑、擴散層、雙極板的體電阻和界面電阻構(gòu)成。在高頻端出現(xiàn)的感抗值一般認為是導(dǎo)線感抗。有關(guān)陰極，譜圖在高頻端一般是線性譜（斜率1）。
312中頻譜頻率在103Hz~100Hz量級范圍內(nèi)的中頻區(qū)，有關(guān)陽極而言，中頻弧半徑會隨著過電勢的新增而減小，顯然這個阻抗弧代表了反應(yīng)阻抗。定量結(jié)論聲明，其容抗隨著放電電流的新增而新增，隨著甲醇濃度的減少而新增，說明催化劑表面活性位點會被更少的吸附中間產(chǎn)物占據(jù)。有關(guān)低電流密度放電，第4象限會出現(xiàn)分明感抗特性，piela等。
認為感抗值
L跟中間產(chǎn)物對活性位點傾覆程度密切相關(guān)：L0時，低傾覆；Ly0，高傾覆；傾覆逐漸增大。有關(guān)陰極而言，同H2pair電池類似，氧氣濃度、流量均會影響阻抗弧的大小，因此可以斷定氧還原反應(yīng)動力學和氧氣傳質(zhì)過程對這部分阻抗皆有貢獻。進一步的定量分解還要考慮滲透甲醇氧化反應(yīng)的影響：降低pt2OH對催化劑的傾覆度，新增了CO吸附中間產(chǎn)物的傾覆度。容抗值則代表MEA的活性面積，研究聲明由于陽極催化劑Ru滲透，會使此值大于正常pt電極的活性面積。容抗值正比于甲醇濃度，因此跟甲醇滲透密切相關(guān)。313低頻譜頻率低于100Hz，會出現(xiàn)第三個阻抗譜。
有關(guān)陽極而言，其半徑會隨著甲醇流量和濃度的新增而降低，并隨著陽極腔室內(nèi)的壓力升高而降低，說明其代表甲醇擴散至催化劑層的擴散阻力。有關(guān)陰極，這個弧只發(fā)生在空氣進料的電池內(nèi)，而有關(guān)氧氣進料的電池，陰極則不出現(xiàn)此弧，這也可以得出此弧代表氧氣擴散阻力的結(jié)論。出現(xiàn)的原由可能是擴散阻力，也可能是水淹。有關(guān)低頻區(qū)的阻抗譜，Wagner等。
發(fā)現(xiàn)還可能出現(xiàn)一條斜率為1的直線，被含義為Warburg阻抗，而相應(yīng)的弧則被含義為能斯特阻抗，其值反應(yīng)了陰極擴散層的擴散阻力。更低的頻率區(qū)則會出現(xiàn)感抗弧，一般認為是（CO）ad的吸附程度變化引起的。
從電池的發(fā)展趨勢來看，甲醇燃料動力鋰電池正越來越受到開發(fā)商和設(shè)計者的喜愛。這種技術(shù)將很有可能在將來的幾年中替代現(xiàn)行的電池技術(shù)，小編也將繼續(xù)關(guān)注有關(guān)甲醇燃料動力鋰電池的更多相關(guān)資訊與技術(shù)，并為大家及時進行整理。
