⊥-φ-[工程技術(shù)] Engineering and Technology測(cè)試直接乙醇燃料電池實(shí)踐探究劉巖'佟璐’陳淑鑫’(1.齊齊哈爾市技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備檢驗(yàn)所，黑龍江齊齊哈爾161006;2.中國(guó)電子系統(tǒng)工程總公司北京市中瑞設(shè)計(jì)所,北京100010; 3.齊齊哈爾大學(xué)計(jì)算中心，黑龍江齊齊哈爾161006 )摘要:本文結(jié)合燃料電池電解池隨時(shí)間變化的電壓、電流或伏安性能的測(cè)試，通過(guò)電化學(xué)工作站的樣品測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證該裝置，完成對(duì)堿性直接乙醇燃料電池的性能測(cè)試工作。關(guān)鍵詞:乙醇;燃料電池;性能測(cè)試中圖分類(lèi)號(hào): TM911文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào): 1000- 8772 ( 2013) 09- 0219- 02隨著全球新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的8新月異，燃料電池已逐漸比值而改變，會(huì)有“S” 形的電勢(shì)-時(shí)間曲線的出現(xiàn)。在直至在電源、發(fā)電系統(tǒng)及電力驅(qū)動(dòng)等方面體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。對(duì)于電活性物質(zhì)的擴(kuò)散速率難以維持恒定的電流時(shí)，電勢(shì)會(huì)發(fā)生燃料電池的研究和測(cè)試也成為新能源領(lǐng)域的重點(diǎn)研發(fā)方向之急劇的變化。過(guò)渡時(shí)間就是從施加恒電流到電勢(shì)發(fā)生劇烈變一”。直接乙醇燃料電池(燃料為乙醇)具有使用安全、價(jià)格化的這段時(shí)間，它是由電活性物質(zhì)的濃度和擴(kuò)散系數(shù)所引起低廉、來(lái)源豐富、易攜帶和儲(chǔ)存等獨(dú)特的優(yōu)越性，從而引起的。而電勢(shì)-時(shí)間曲線的形狀則與電極反應(yīng)的可逆性有關(guān)。越來(lái)越多研究者的關(guān)注。鄭州杜甫儀器廠生產(chǎn)的DF2002電化2.3循環(huán)伏安法學(xué)工作站、江蘇電分儀器廠生產(chǎn)的MEC- 12B多功能微機(jī)電化循環(huán)伏安法在電極制備中控制電極電勢(shì)以不同的速率、學(xué)分析儀和上海辰華2013年最新生產(chǎn)的集成了很多常用的電隨時(shí)間以三角波形判斷電極反應(yīng)的可逆程度，中間體、相界化學(xué)測(cè)量技術(shù)的電化學(xué)測(cè)量?jī)x器，都證明了我國(guó)的電化學(xué)工吸附或新相形成的可能性，得到兩個(gè)分支的電流電壓曲線。作站在向自動(dòng)化、智能化邁進(jìn)”。鑒于傳統(tǒng)的分析化學(xué)測(cè)試設(shè)測(cè)量電極反應(yīng)參數(shù)，判斷其控制步驟和反應(yīng)機(jī)理，并觀察整備主要面向科研院所，研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、成本個(gè)電勢(shì)掃描范圍內(nèi)得到兩個(gè)分支的電流電壓曲線。-個(gè)分低廉、易于中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室儀器教學(xué)推廣的燃料電池測(cè)試裝置支產(chǎn)生還原波，向陰極方向掃描電位，電極上的電活性物質(zhì)是很必要的。發(fā)生還原反應(yīng);另一分支產(chǎn)生氧化波，向陽(yáng)極方向掃描電位時(shí)，還原產(chǎn)物又會(huì)重新在電極上被氧化;掃描發(fā)生一次完成1燃料電池性能的電化學(xué)測(cè)試原理一個(gè)循環(huán)一氧化還原過(guò)程， 故該法稱為循環(huán)伏安法。若電活性物質(zhì)可逆性差，則氧化波與還原波的高度不同，不能對(duì)燃料電池性能的電化學(xué)測(cè)試是利用電化學(xué)儀器給研究體系(電解池)施加- -定的激勵(lì)，并測(cè)試其響應(yīng)信號(hào)，同時(shí)對(duì)陽(yáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)研究體系的動(dòng)力學(xué)規(guī)律的目的。在極經(jīng)典的電化學(xué)測(cè)試中，通過(guò)進(jìn)行對(duì)電極過(guò)程中各種微觀信息的宏觀物理量的測(cè)試從而研究電極過(guò)程。正向掃描2化學(xué)電極測(cè)試技術(shù)陰電化學(xué)測(cè)試技術(shù)具有簡(jiǎn)單易行、靈敏度高、實(shí)時(shí)性好的! 反向掃描優(yōu)點(diǎn)。燃料電池測(cè)試技術(shù)是對(duì)體系中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的量(如體系中的電位、電流或者電量)進(jìn)行測(cè)定的方法，包括控制電勢(shì)技術(shù)和控制電流技術(shù)?？刂齐妱?shì)的基礎(chǔ)技術(shù)都是對(duì)電流圖1 循環(huán)伏安法的典型曲線響應(yīng)的測(cè)量，計(jì)時(shí)安培法、計(jì)時(shí)電勢(shì)法、循環(huán)伏安法、極譜法和脈沖伏安法是最常用的電化學(xué)控制電勢(shì)測(cè)試技術(shù)。2.1計(jì)時(shí)安培法稱，如圖1所示。在--定掃描速率下，起始電位正向掃描到計(jì)時(shí)安培法是從非穩(wěn)態(tài)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。在某一恒定電轉(zhuǎn)折電位過(guò)程中，溶液中的Red被氧化生成Ox,產(chǎn)生氧化電位下，電極表面的反應(yīng)物質(zhì)被慢慢的消耗，致使擴(kuò)散層厚度流;再由負(fù)向掃描轉(zhuǎn)折電位變到原起始電位期間，先是指示逐漸增加，同時(shí)導(dǎo)致開(kāi)始時(shí)電流密度增大,最后逐漸降低達(dá)電極表面生成了0x之后又被還原生成Red，從而產(chǎn)生還原電到某--穩(wěn)定值。計(jì)時(shí)安培法記錄的是流過(guò)電極的電量(電流流強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的積分，也即流過(guò)的電荷總量)隨時(shí)間的變化。2.4脈沖伏安法2.2計(jì)時(shí)電勢(shì)法2.4. 1常規(guī)脈沖伏安法計(jì)時(shí)電勢(shì)法就是在電極.上加入- -恒定的電流值，時(shí)間發(fā)常規(guī)脈沖伏安技術(shù)屬于直接測(cè)量濃度最靈敏的方法之生變化，電極電勢(shì)隨電極表面的電活性物質(zhì)氧化-還原的濃度在痕量分析中產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)脈沖，提供有關(guān)分析物化學(xué)形態(tài)收稿日期: 2013-04-06基金項(xiàng)目:黑龍江省高等學(xué)校教改工程項(xiàng)目“培養(yǎng)計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用創(chuàng)新型人才的“ 多維開(kāi)放’教學(xué)模式探索與實(shí)踐”(項(xiàng)目編號(hào): JC2012010679) ;基金項(xiàng)目2012k-M12齊齊哈爾大學(xué)青年教師科研啟動(dòng)項(xiàng)目。中國(guó)煤化工作者簡(jiǎn)介:劉巖( 1969-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，本科，高級(jí)工程師，研究方向HCNMHGCHNESE & FCREIQN ENREFRENEURS 219φ-⊥-φ-[工程技術(shù)] Engineering and Technology2013.4 中總第420期的信息，修飾極限電流的伏安圖如圖2所示。Cotrell公式給H循環(huán)1-循環(huán)2--- H出:-0.-最終電位nFAD"2C1.-oe加=黨2(1)0.2電/正向掃摸2時(shí)間圖3信號(hào)發(fā) 生器發(fā)生三角波圖2常規(guī)脈沖伏安的激發(fā)信號(hào)處理，如圖3所示。(3)電流傳感器采集電極電流信息,通過(guò)單片機(jī)處理。2.4.2差示脈沖伏安法在線性掃描伏安法的線性電位上再加上一個(gè)重復(fù)脈沖電變化規(guī)律。(4)測(cè)量開(kāi)路電壓-時(shí)間曲線，并在電腦界面同步顯示壓信號(hào)，能有效消除充電電流公式為:(5)監(jiān)測(cè)短路電流-時(shí)間曲線，同樣顯示在電腦界面i。 = nFAD"Cl-) (2)上。代表exp[ (nF/RT) (E/2) ]4結(jié)論3直接乙醇燃料電池測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐介紹燃料電池性能的電化學(xué)測(cè)試技術(shù)的基本原理以及基礎(chǔ)知識(shí)，闡述循環(huán)伏安測(cè)試技術(shù)的測(cè)試從起始電位正向掃描乙醇完全氧化成二氧化碳涉及到12個(gè)電子的轉(zhuǎn)移過(guò)程、到轉(zhuǎn)折電位裝置的工作原理及測(cè)試方法。直接乙醇燃料電池C-C鍵斷裂以及更多的吸附中間體。直接乙醇燃料電池的商測(cè)試系統(tǒng)的功能指標(biāo)，通過(guò)高精度的ADC芯片可以有效的減業(yè)化將解決高效低成本催化劑的開(kāi)發(fā)問(wèn)題。該設(shè)計(jì)基于51系小系統(tǒng)的誤差， ， 實(shí)現(xiàn)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中抽象的信息具體化，可列單片機(jī)的模擬信號(hào)采集器,通過(guò)高精度的ADC芯片可以有.拓展到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。效的減小系統(tǒng)的誤差，同時(shí)編寫(xiě)設(shè)計(jì)C#上位機(jī)界面，將模擬信號(hào)采集器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口顯示到上位機(jī)界面，達(dá)到參考 文獻(xiàn):人機(jī)交互的功能，實(shí)現(xiàn)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中抽象的信息具體化。擬[1]袁善美，朱顯，倪紅軍，等.直接乙醇燃料電池研究進(jìn)展采取的設(shè)計(jì)步驟。[J]. 化工新型材料，2011 (1): 15-18.(1)用單片機(jī)及DA產(chǎn)生+1.5--1.5V三角波刺激電解[2]王同濤， 劉桂成，王新東，等. 燃料電池產(chǎn)業(yè)的最新進(jìn)展及池，量程可調(diào)。對(duì)我國(guó)啟示小科技進(jìn)步與對(duì)策，2013(2) : 1-4.(2)集電極中的電壓變化，產(chǎn)生的波形變化通過(guò)單片機(jī)(責(zé)任編輯:張娟)(. 上接第218頁(yè))根,據(jù)要求四將其歸為第二規(guī)格，和長(zhǎng)度介最優(yōu)解。 經(jīng)過(guò)求解，30分鐘完全有剩余，因此搭配方式完全于7-13.5米的進(jìn)行捆扎，成品屬于第二規(guī)格。既而13.5這一 長(zhǎng)可以在 成品保險(xiǎn)期內(nèi)完成。度的總根數(shù)為25+29-54.規(guī)格二按照如上方法進(jìn)行處理可得:第二規(guī)格剩余的原參考 文獻(xiàn):料根數(shù)統(tǒng)計(jì)為:長(zhǎng)度為7， 剩余根數(shù)15;長(zhǎng)度為7.5剩余根數(shù)[I]姜啟源，謝金星，數(shù)學(xué)建模案例選集[M].高等教育出版社,22;長(zhǎng)度為8,剩余2。規(guī)格二得到的最大捆數(shù)為43。則最終剩余總根數(shù)為15+22+2=39,將其和長(zhǎng)度介于6.5- [2]袁 新生等. LINGO和Excel在 數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用[M].科學(xué)出6.9的進(jìn)行捆扎，既而成品屬于第一規(guī)格， 則6.5這一長(zhǎng)度的原版社，2007.料總根數(shù)21+39=60.[3]傅鵬、龔肋、劉瓊蓀，何中市編，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]科學(xué)出版規(guī)格一處理方法與以上相同，通過(guò)模擬運(yùn)算等到如下結(jié)社， 2000.果:第一規(guī)格剩余的原料根數(shù)統(tǒng)計(jì)為:長(zhǎng)度為3,剩余根數(shù)為 [4]趙靜、 但琦編，數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].高等教育出版社,2;長(zhǎng)度為5.5, 剩余根數(shù)1;長(zhǎng)度為6.5, 剩余根數(shù)為5。則得2000.到第一規(guī)格的成品捆數(shù)為17捆，剩余2+1+5=7.即最后裝出的[5]劉來(lái)福、 曾文藝編，數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)建模[M].北京師范大學(xué)成品捆數(shù)最優(yōu)值n =125+5+43+17=190。出版杜，1997.通過(guò)建立此數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用lingo軟件，得到一系列數(shù)學(xué)(責(zé)任編輯:辛美玉)結(jié)果，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算，取的最優(yōu)的結(jié)果，即腸衣搭配捆數(shù)的中國(guó)煤化工MYHCNMH G .220 CHNESE & FanEIaN ENRERENELRSφ-