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发展氢能对解决“能源短缺”和“环境污染”两大难题有现实意义。将氢能和其它可再生能源结合在一起,将会形成一个完全可再生的新型能源系统,能解决人类社会由于目前的不合理能源消费模式带来的诸多问题。而在目前的制氢储氢方法中,NaBH4水解制氢技术因为储氢量高、对环境友好、储存和使用安全,运载方便、产生的氢气纯度高和利用率高等优点而备受众多研究者青睐。研究开发廉价、高效而稳定的非铂催化剂是目前研究NaBH4水解制氢技术的焦点。
本论文在对国内外用于催化NaBH4水解反应的催化剂进行综述的基础上,重点研究了钴类催化剂。开展了CoSO4催化NaBH4水解反应的动力学研究,得出动力学方程;制备了一种稳定高效的Co-B/Pd催化剂,并对其进行了一系列的研究。我们将此催化剂用于催化NaBH4水解产生氢气直接供给燃料电池发电,得出了使用CoB/Pd催化剂催化NaBH4水解产生的氢气直接供给燃料电池可以达到燃料电池的预定功率、而且电池也能够在其工作电压下持续稳定放电的结论。比较燃料电池极化性能发现NaBH4水解产生氢气供氢的燃料电池性能比直接用钢瓶压缩氢气供给同一个燃料电池的性能高13%。本论文还通过测试筛选合适电极,利用电泳法去除高浓度NaBH4水解制氢中所产生胶体来保持催化剂不被毒化,从而维持催化剂的稳定性。本论文还简单建模计算了NaBH4水解制氢用于燃料电池机车中一些关于NaBH4的用量问题,氢气的产生速率问题,催化剂的用量问题和反应容器的设计问题。