乙烷燃料电池：温度与催化剂效应的研究

本文主要探讨了2009年的一项关于乙烷质子交换膜燃料电池的研究。该研究聚焦于将乙烷作为燃料电池的燃料，全氟磺酸高分子膜（Nafion膜）作为质子交换膜，以及Pt或Pt-Ru作为电极催化剂的核心组成部分。Nafion膜在此发挥了重要作用，作为电极内部的离子导体，以促进质子传输。 研究的重点是对比了两种电极催化剂——纯Pt和Pt-Ru复合催化剂在不同温度和运行时间下的电化学性能。实验结果显示，随着温度的升高，电池的整体性能得到了提升，这归因于更高的反应活性和更好的热稳定性。然而，值得注意的是，当运行时间增加时，电池性能反而有所下降，表明可能存在着一定的副反应或者催化剂的衰退现象。 在相同的温度和运行时间条件下，Pt-Ru复合催化剂表现出更好的性能，其电池的极化程度较Pt催化剂低，这意味着 Pt-Ru复合催化剂更有效减少了能量损失，提高了燃料电池的效率。此外，通过分析电极反应产物，研究人员深入探讨了乙烷在电极上的反应机制，特别是如何在Pt-Ru+膜材料复合阳极（C2H6）和Nafion膜复合阴极之间进行有效的质子转移和氧化还原反应。 在实验的极端条件下，例如在150°C时，乙烷质子交换膜燃料电池达到了相当高的性能水平，最大输出电流达到70mA/cm²，功率密度更是达到了22mW/cm²。这些数据证明了乙烷作为一种潜在的燃料电池燃料，其在质子交换膜燃料电池中的应用前景广阔。 论文的关键词包括“质子交换膜”、“燃料电池”、“乙烷”和“膜电极组装”，这些都是理解研究核心内容的关键术语。这项研究对于推动清洁能源技术，特别是在移动能源和分布式发电领域的发展具有重要的理论和实践意义。