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Nafion含量对直接甲醇燃料电池阴极催化剂性能表达的影响

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(16)62481-6

燃料电池是一种将燃料反应的化学能转化为电能的装置,可分为氢氧质子交换膜燃料电池(PEMFCs)、直接甲醇燃料电池(DMFCs)和直接甲酸燃料电池等.与 PEMFCs相比, DMFCs以甲醇为燃料,燃料的储存运输和电池操作运行具有较高的安全性,所以近年来受到人们的广泛关注.
　　膜电极组件(MEA)是 DMFCs的核心部分,由气体扩散层(GDL)、催化层(CL)和质子交换膜(PEM)三部分组成. GDL用于提高电池传质能力,并同时作为 MEA的集流体. PEM主要用于隔离燃料和氧气,进行质子传导. CL是 MEA中的主要组成部分,为电化学反应提供场所.
　　催化层由催化剂,质子传输介质和电子传输介质组成.通常,阳极催化剂采用 PtRu/C,阴极采用 Pt/C,质子传输介质为全氟磺酸树脂,如 Nafion. CL的结构对电池性能有直接的影响,因此人们对 CL的结构进行了详细的研究,并通过调节 CL亲水性能、梯度催化层的结构设计等优化其结构.研究表明,当 CL中 Nafion含量为33 wt.%, PEMFCs具有最佳的电池性能. DMFCs与 PEMFCs对 MEA要求不同,其阴极更容易发生水淹现象.本文结合非接触式三维光学轮廓仪、接触角测试系统和电化学测试对阴极不同 Nafion含量的膜电极进行了表面形貌、亲水性、循环伏安和 DMFC性能测试.
　　本文利用喷涂法制备了 GDE,然后与 Nafion115热压形成 MEA.由三维表面形貌图可以看出,随着催化层中 Nafion含量的增加, GDE表面的粗糙度变大,尤其是 N35和 N45.理论上,表面粗糙有利于 Pt的暴露和传质扩散,但是其电池性能并未与粗糙度呈现出正相关的关系,因为 Nafion含量高于35 wt.%, Pt被 Nafion过度包裹,抑制了 O2至催化剂表面的传输,且随着 Nafion含量由15 wt.%增加至45 wt.%,其 GDE表面的接触角由166.8o减至143.1o,说明 CL的亲水性增强,易导致阴极产生的水无法及时排出,从而造成阴极水淹现象.
　　从不同 Nafion含量制备 MEA的 CV图可以看出,随着 Nafion含量的增加, Pt的电化学活性面积(ESA)增加.当 Nafion含量较少时, Nafion无法对全部 Pt纳米粒子(NPs)形成包覆或无法形成连贯的质子传输通道,从而导致大部分的 Pt NPs催化活性较低变为无效 Pt.而有效 Pt NPs要求与连贯的质子传输通道相连接.当 Nafion含量高于35 wt.%时,其 ESA基本保持不变,因为 Pt载量一定,从而限制了 ESA,此时达到该载量条件下的极限 ESA.但是电池极化曲线表明,30 wt.% Nafion含量的 MEA具有最佳的电池性能.因为有效 Pt NPs不一定是高效的,当他们全部被 Nafion包裹后, O2只能依靠溶解在 Nafion中才可以到达催化剂表面,从而阻碍传质.只有 Pt NPs表面包裹和暴露面积达到一定比例时才变得高效.所以当 Nafion含量低于30 wt.%时,主要由质子传输通道导致的有效 Pt NPs较少；当 Nafion含量高于30 wt.%时,出现 Nafion过度包裹 Pt NPs,阻碍 O2传质.因此, Nafion含量30 wt.%时, Pt的包裹面积和裸露面积达到所研究的最佳状态.

关键词: 直接甲醇燃料电池 , 催化层 , Nafion , 阴极 , 离聚体

龙脖河铜矿龙达矿段地质特征及资源／储量估算

江训普 , 黄德镛 , 陈雷 , 钟彩彩

黄金 doi:10.11792/hj20160306

龙脖河铜矿龙达矿段Ⅲ1－4号矿群共有5个矿体。通过研究龙达矿段的地质特征，基本查明了Ⅲ1－4号矿群5个矿体的形态、产状、空间位置及厚度、品位的变化情况；基于地质块段法在探矿区范围内对Ⅲ1－4号矿群进行了资源／储量的估算，获得了5个铜矿体332＋333总金属量18559．57 t，为龙脖河铜矿今后的进一步资源开发规划提供了依据。

关键词: 地质特征 , Ⅲ1-4号矿群 , 资源/储量 , 估算 , 龙脖河铜矿龙达矿段

龙塘金矿堆浸工艺特点

巫汉泉 , 林源

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2002.10.010

介绍了龙塘金矿多层堆浸的大规模、永久性堆浸场、采用一堆多区、交叉喷淋、逆流浸出、二次吸附和无氰解吸工艺的特点,及生产中取得的技术经济指标.

关键词: 堆浸 , 喷淋 , 工艺特点 , 指标

广西高龙金矿区鸡公岩矿段地质特征及矿床成因

肖振 , 王广南

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2011.11.005

鸡公岩矿段位于高龙金矿区东部,为高龙金矿区的重要矿段.详细阐述了高龙金矿区鸡公岩矿段地质特征,并对矿床成因进行了分析,为进一步勘查开发高龙金矿区各矿段提供了依据.

关键词: 地质特征 , 矿床成因 , 高龙金矿区

建龙钢铁烧结烟气脱硫工艺抉择实践

芮义斌 , 赵宏

金属世界 doi:10.3969/j.issn.1000-6826.2010.01.017

介绍了建龙钢铁烧结烟气脱硫工艺抉择过程中重点关注的原料特点、烟气参数、选择的原则、选择的依据等因素,较详细地介绍了建龙钢铁石灰-石膏法湿式脱硫工艺流程,并从工程建设角度,对选择该工艺后可能出现的腐蚀和磨损问题进行了应对策略分析.

关键词: 烧结机 , 烟气 , 脱硫 , 磨损 , 腐蚀

赛龙材料在海水环境中的吸湿和摩擦学行为

杨薇 , 蒲晓妮 , 文光平 , 刘昊 , 王建章 , 阎逢元

材料保护

赛龙材料作为一种新型水润滑轴承材料,在海洋工程中有广阔的应用前景,但目前有关海水介质对赛龙材料吸湿性及摩擦学性能的影响研究还不够深入.研究了赛龙材料在海水环境中的吸湿行为和摩擦磨损性能,分析了摩擦工况参数如润滑介质、载荷、转速等对赛龙材料润滑性能的影响规律.结果表明,在各测试条件下,海水均比纯水对赛龙材料有更好的润滑效果,其原因之一为赛龙在海水介质中浸泡后,基体-填料间的结合力更强.

关键词: 海水润滑 , 吸水行为 , 赛龙材料 , 摩擦磨损性能

辽宁五龙金矿尾矿开采的生产实践

曹俊华 , 吴士鹏

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2003.02.008

文中介绍了辽宁五龙金矿对封存在尾矿库14年之久的浮选尾矿进行的开采,选用氰化工艺回收黄金的生产实践;详述了尾矿开采工艺、方法及取得的效果.

关键词: 尾矿开采 , 尾矿水碎 , 矿浆筛分 , 浓度稀释

青海省五龙沟金矿金的化学物相分析

费发源 , 马兴娟 , 祁之军

黄金 doi:10.11792/hj20151019

采用经典的金的化学物相分析方法，对青海省五龙沟金矿矿石中金的物相进行了分析；以活性炭吸附—沉淀灰化、溶解后，通过选用最佳仪器工作条件，采用 Z －2000原子吸收光谱法直接测定各物相中的金。实验结果表明，青海省五龙沟金矿矿石中的金主要是以铅锌铜硫化矿包裹金的赋存形式存在。该实验结果有助于阐明青海省五龙沟金矿矿床成因，为地质勘探、矿床评价和选冶工艺确定，以及有效地综合利用金矿资源提供依据。

关键词: 青海省五龙沟金矿 , 金 , 化学物相分析

清洁生产在宣龙高速线材生产中的实施与应用

李娜 , 吕普明 , 龚彦红 , 张育新

中国冶金

概述了实施清洁生产的重要性以及清洁生产审核在宣龙公司的实施过程,重点阐述了低费方案和可行性中高费方案的实施过程及取得的效果.结果表明:从综合技术评估、环境评估、经济评估3个方面对宣龙公司现在和计划进行的生产和服务实行污染预防的分析并开展的评估程序,使得宣龙公司清洁生产的源头控制获得很好的效果和一定的经济效益.

关键词: 清洁生产 , 污染 , 能源 , 高速线材