摘要
直接甲醇燃料电池(DMFC，Direct Methanol Fuel Cell)，直接以甲醇为阳极燃料，无需将甲醇重整转化为富氢气体，系统结构简单、体积能量密度高、燃料补充方便，是最适合用于便携式移动电源、车用电源等的燃料电池。 本文自行设计研制了直接甲醇燃料电池测试平台，可以对电池的工作环境和操作参数进行控制，主要包括甲醇燃料和氧气的供给和控制、电池运行温度的控制和电池性能检测装置。设计并组装了DMFC单电池，利用DMFC测试平台对单电池性能进行研究，初步确定电池的运行条件。 利用磁控溅射、电弧离子镀等工艺对铝合金表面进行改性处理，表面镀氮化铬、氮化钛或进行复合处理，增加极板的耐腐蚀性能和导电性能，以取代直接甲醇燃料电池中的石墨极板。 利用扫描电镜对膜层进行表面形貌分析，利用IM6e型电化学工作站对改性极板试样进行电化学腐蚀检测。 通过对试样的扫描电镜分析表明，改性极板的表面膜层覆盖均匀，没有产生裂纹，可以对基体形成很好的保护。 电化学测试表明，改性极板的耐腐蚀性能比基体有很大的提高，在0.5 mol/L H2 SO4+5×10-6 mol/L HF室温下测试，基体试样的腐蚀电流密度为111μA/cm2，而铝合金镀Cr/CrN涂层的腐蚀电流密度降低到3.67μA/cm2，铝合金镀Ti/TiN涂层的腐蚀电流密度为14μA/cm2，且腐蚀电位都向正移动。 通过对DMFC性能测试发现，采用改性铝合金极板的电池性能较石墨极板的电池性能有很大提高，改性极板电池的最大功率可达229mW，而石墨极板电池的最大功率只有125mW，在端电压为0.4V时，改性极板电池的电流密度是石墨极板的2.5倍，达到64mA/cm2。
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