Nghiên cứu và chế tạo màng mỏng nano TiO2 trên Nafion để nâng cao hiệu suất pin nhiên liệu DMFC

Luận văn thạc sĩ phân tích vnu uet nghiên cứu và chế tạo màng mỏng nano tio2 trên nafion membrane để nâng cao hiệu suất của, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Lục Quảng Hồ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Mạnh Tuấn
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
• Đề tài: Nghiên cứu và chế tạo màng mỏng nano TiO2 trên nafion membrane để nâng cao hiệu suất của pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. SƠ LƯỢC VỀ PIN NHIÊN LIỆU (FUEL CELL)
• 1.2. PIN NHIÊN LIỆU DÙNG METHANOL TRỰC TIẾP (Direct methanol fuel cell - DMFC)
• 1.3. Hiệu suất của pin nhiên liệu
• 1.4. Hiệu suất của pin nhiên liệu DMFC
• 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của pin nhiên liệu DMFC
• 1.6. Các vấn đề đối với pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp
• 1.7. Quá trình oxy hóa nhiên liệu diễn ra tại anode thấp
• 1.8. Sự thẩm thấu của methanol qua màng trao đổi proton
• 1.9. Lớp khuếch tán nhiên liệu
• 1.10. Lớp xúc tác ở điện cực
• 1.11. Màng trao đổi proton
• 1.12. Các loại màng dựa trên cơ sở biến tính màng Nafion
• 1.13. Màng flo không chứa Nafion
• 1.14. Màng không chứa flo
• 1.15. Một số phương pháp giải quyết vấn đề thẩm thấu của methanol qua màng trao đổi proton
• 1.16. VẬT LIỆU TiO2
• 1.16.1. Cấu trúc của tinh thể TiO2
• 1.16.2. Một số tính chất của TiO2
• 1.16.2.1. Tính chất điện của tinh thể nano TiO2
• 1.16.2.2. Tính chất quang xúc tác
• 1.16.3. Các ứng dụng của hiệu ứng quang xúc tác
• 1.16.3.1. Phân hủy hợp chất hữu cơ
• 1.16.3.2. Quá trình khử khí độc
• 1.16.3.3. Khử độc nước bẩn và đất
• 1.16.3.4. Tinh lọc nước uống
• 1.16.3.5. Một số ứng dụng khác của hiệu ứng quang xúc tác
• 1.16.4. Cơ chế siêu thấm nước, siêu kị nước
• 1.16.4.1. Tính kị nước
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Phương pháp sol – gel
• 2.1.1.1. Quá trình động học và sự phát triển cấu trúc màng
• 2.1.1.2. Quá trình sol – gel và các thông số ảnh hưởng
• 2.1.1.3. Các bước tiến hành quá trình sol – gel
• 2.1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp sol – gel
• 2.1.3. Các phương pháp phủ màng
• 2.2. Các thiết bị phân tích
• 2.2.1. Thiết bị đo nhiễu xạ tia X
• 2.2.2. Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường Joel/JSM-7401F
• 2.2.3. Kính hiển vi lực nguyên tử Nanotec Electronica S
• 2.2.4. Kính hiển vi điện tử truyền qua JEM – 2100F
• 2.2.5. Thiết bị đo độ dày màng FilmtekTM 1000
• 2.2.6. Thiết bị đo góc thấm ướt OCA – 20
• 2.2.7. Máy đo sắc kí khí Agilent 6890N
• 2.2.8. Máy đo phổ tổng trở của màng
• 2.3. Tạo màng TiO2 trên đế Nafion bằng phương pháp sol – gel
• 2.3.1. Thiết bị và hoá chất sử dụng
• 2.3.2. Quy trình tạo màng TiO2 trên đế Nafion
• 2.4. Khảo sát độ thẩm thấu của methanol và độ dẫn proton
• 2.4.1. Độ thẩm thấu của methanol
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT MẬT ĐỘ PHÂN BỐ VÀ KÍCH THƯỚC HẠT TiO2 TRONG MẪU SOL
• 3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CẤU TRÚC CỦA MÀNG TiO2
• 3.3. KẾT QUẢ ĐO ĐỘ DÀY MÀNG TiO2
• 3.4. KẾT QUẢ KHẢO SÁT HÌNH THÁI HỌC BỀ MẶT CỦA MÀNG NAFION 117 VÀ MÀNG NANO TiO2/NAFION 117
• 3.4.1. Kết quả khảo sát bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM – Field Emission Scanning Electron Microscope)
• 3.4.2. Kết quả khảo sát bằng kính hiển vi lực nguyên tử (AFM – Atomic Force Microscope)
• 3.4.3. Kết quả khảo sát góc tiếp xúc
• 3.5. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỘ THẨM THẤU CỦA METHANOL
• 3.6. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỘ DẪN PROTON
• 3.7. KẾT QUẢ SO SÁNH GIỮA ĐỘ DẪN PROTON VÀ ĐỘ THẨM THẤU CỦA METHANOL
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ KHẢO SÁT PHÂN BỐ KÍCH THƯỚC HẠT CỦA HỆ SOL TiO2 BẰNG KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM)
• PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỘ DÀY MÀNG
• PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ KHẢO SÁT NỒNG ĐỘ METHANOL
• PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ ĐO PHỔ TỔNG TRỞ

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu màng mỏng nano TiO2 trên Nafion

Nghiên cứu màng mỏng nano TiO2 trên Nafion là một lĩnh vực quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của pin nhiên liệu DMFC. Màng Nafion, với khả năng dẫn proton tốt, thường được sử dụng trong các pin nhiên liệu. Tuy nhiên, việc thẩm thấu methanol qua màng này vẫn là một thách thức lớn. Màng mỏng nano TiO2 được nghiên cứu nhằm cải thiện tính chất điện hóa và giảm thiểu sự thẩm thấu của methanol, từ đó nâng cao hiệu suất của pin nhiên liệu.

1.1. Màng mỏng nano TiO2 Đặc điểm và ứng dụng

Màng mỏng nano TiO2 có cấu trúc tinh thể đặc biệt, giúp cải thiện tính chất điện hóa của màng Nafion. TiO2 không chỉ có khả năng dẫn proton mà còn có tính chất quang xúc tác, giúp tăng cường hiệu suất phản ứng trong pin nhiên liệu. Việc nghiên cứu và phát triển màng TiO2 trên Nafion mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

1.2. Nafion Vật liệu chủ chốt trong pin nhiên liệu

Nafion là một trong những vật liệu chính được sử dụng trong pin nhiên liệu DMFC. Với khả năng dẫn proton cao, Nafion đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng. Tuy nhiên, độ thẩm thấu của methanol qua Nafion vẫn là một vấn đề cần giải quyết để nâng cao hiệu suất của pin.

II. Vấn đề thách thức trong hiệu suất pin nhiên liệu DMFC

Pin nhiên liệu DMFC gặp phải nhiều thách thức trong việc nâng cao hiệu suất. Hai vấn đề chính là sự thẩm thấu của methanol qua màng Nafion và quá trình oxy hóa methanol ở anode. Những vấn đề này không chỉ làm giảm hiệu suất chuyển đổi điện năng mà còn gây lãng phí nhiên liệu. Việc nghiên cứu các giải pháp để khắc phục những vấn đề này là rất cần thiết.

2.1. Sự thẩm thấu methanol qua màng Nafion

Sự thẩm thấu methanol qua màng Nafion gây ra dòng điện nội, ảnh hưởng đến hiệu suất của pin nhiên liệu. Nghiên cứu cho thấy rằng việc giảm thiểu thẩm thấu methanol có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của pin DMFC.

2.2. Quá trình oxy hóa methanol ở anode

Quá trình oxy hóa methanol ở anode thường diễn ra không hiệu quả, dẫn đến việc giảm hiệu suất của pin. Việc cải thiện lớp xúc tác và cấu trúc màng có thể giúp tăng cường quá trình này, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của pin nhiên liệu.

III. Phương pháp nghiên cứu màng mỏng nano TiO2 trên Nafion

Phương pháp sol-gel được sử dụng để chế tạo màng mỏng nano TiO2 trên Nafion. Phương pháp này cho phép kiểm soát tốt kích thước và phân bố của hạt TiO2, từ đó cải thiện tính chất điện hóa của màng. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất pin nhiên liệu mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu nano cho ứng dụng năng lượng.

3.1. Quy trình chế tạo màng TiO2 bằng phương pháp sol gel

Quy trình sol-gel bao gồm các bước như chuẩn bị dung dịch, tạo gel và xử lý nhiệt. Các thông số như nhiệt độ và thời gian xử lý có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất của màng TiO2. Việc tối ưu hóa quy trình này là rất quan trọng để đạt được màng TiO2 chất lượng cao.

3.2. Đặc điểm của màng TiO2 sau khi chế tạo

Màng TiO2 sau khi chế tạo có cấu trúc tinh thể ổn định và khả năng dẫn proton tốt. Các nghiên cứu cho thấy rằng màng TiO2 có thể giảm thiểu đáng kể độ thẩm thấu của methanol qua Nafion, từ đó nâng cao hiệu suất của pin nhiên liệu DMFC.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy màng mỏng nano TiO2 trên Nafion đã cải thiện đáng kể hiệu suất của pin nhiên liệu DMFC. Độ thẩm thấu methanol giảm, trong khi độ dẫn proton tăng lên. Những kết quả này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng cho pin nhiên liệu trong các thiết bị điện tử và năng lượng tái tạo.

4.1. Kết quả khảo sát độ thẩm thấu methanol

Kết quả khảo sát cho thấy độ thẩm thấu methanol qua màng TiO2/Nafion giảm đáng kể so với màng Nafion thông thường. Điều này chứng tỏ rằng việc phủ màng TiO2 có tác dụng tích cực trong việc cải thiện hiệu suất pin nhiên liệu.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của pin nhiên liệu DMFC

Pin nhiên liệu DMFC có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử, phương tiện giao thông và các hệ thống năng lượng tái tạo. Việc nâng cao hiệu suất của pin sẽ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của công nghệ này trong thực tiễn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu màng mỏng nano TiO2 trên Nafion đã chứng minh được tiềm năng trong việc nâng cao hiệu suất pin nhiên liệu DMFC. Những kết quả đạt được không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng thực tiễn. Tương lai của công nghệ pin nhiên liệu hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với những cải tiến về vật liệu và công nghệ chế tạo.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy màng mỏng nano TiO2 có khả năng cải thiện hiệu suất pin nhiên liệu DMFC thông qua việc giảm độ thẩm thấu methanol và tăng độ dẫn proton. Những phát hiện này có thể được áp dụng trong việc phát triển các loại pin nhiên liệu mới.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc màng TiO2 và khám phá các vật liệu mới để cải thiện hơn nữa hiệu suất của pin nhiên liệu. Việc phát triển các công nghệ mới sẽ giúp pin nhiên liệu trở thành một giải pháp năng lượng bền vững trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -4- Tổng quan 1. SƠ LƯỢC VỀ PIN NHIÊN LIỆU (FUEL CELL) Pin nhiên liệu là thiết bị điện hóa cho phép tạo ra điện năng trực tiếp từ nguồn nhiên liệu cung cấp liên tục cho hoạt động của pin. Thông thường một tế bào pin nhiên liệu có thành phần cấu tạo gồm điện cực anode, lớp xúc tác tại điện cực anode, lớp màng điện phân, lớp xúc tác tại điện cực cathode và điện cực cathode (Hình 1. Đối với pin nhiên liệu, điện cực sử dụng phải được chế tạo từ các loại vật liệu dẫn điện có cấu trúc xốp (chẳng hạn như graphite cấu trúc xốp) để nhiên liệu thấm qua các điện cực đến được lớp màng điện phân.

Lớp xúc tác tại các điện cực thường được sử dụng là bạch kim (Pt) đối với các loại pin nhiên liệu có nhiệt độ hoạt động thấp và là nickel (Ni) đối với các loại pin nhiên liệu có nhiệt độ hoạt động cao. Lớp màng điện phân có vài trò chủ yếu là dẫn proton vì vậy phải được chế tạo từ các loại vật liệu có độ dẫn proton tốt và độ dẫn điện về mặt lý thuyết phải gần như bằng 0.1: Cấu tạo của một pin nhiên liệu điển hình [37]. Hoạt động của một pin nhiên liệu điển hình diễn ra như sau: - Khí nhiên liệu (khí H2, CH3OH…) được đưa tới anode của pin nhiên liệu, tại đây nhiên liệu bị oxy hoá tạo ra điện tử và ion H+. - Các điện tử sau khi được giải phóng bị cản trở bởi màng điện phân sẽ di chuyển trong mạch điện tạo ra dòng điện còn các ion H+ thì đi qua màng điện phân đến điện cathode của pin nhiên liệu.

Nguyễn Mạnh Tuấn HVTH: Lục Quảng Hồ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -5- Tổng quan - Tại cathode các ion H+ kết hợp với điện tử trong mạch cùng với khí O2 tạo thành nước. Pin nhiên liệu nhìn chung có hiệu suất cao vì không bị giới hạn bởi hiệu suất của chu trình Carnot. Pin nhiên liệu không cần nhiều các bộ phận cơ học nên khi hoạt động như một máy phát điện năng lượng hao phí rất thấp. Tiếng ồn gây ra bởi pin nhiên liệu khi được dùng làm máy phát điện chủ yếu là do động cơ cánh quạt và máy nén khí để nén nhiên liệu ở cathode vì vậy là không đáng kể.

Pin nhiên liệu cho phép ứng dụng một cách linh hoạt trong cung cấp điện năng theo nhu cầu nhờ khả năng thay đổi công suất thông qua việc thay đổi kích thước của pin. Pin nhiên liệu không sử dụng nhiên liệu hóa thạch nên không tạo ra khí thải gây ô nhiễm môi trường, các sản phẩm phụ chủ yếu là nước sạch nên rất an toàn cho môi trường vì vậy rất cho các ứng dụng trong đời sống [9-13]. Có nhiều cách để phân loại pin nhiên liệu tuỳ thuộc vào nhiệt độ hoạt động, công suất làm việc, các chất tham gia phản ứng, các chất điện phân hay các loại điện cực… Các loại pin nhiên liệu phổ biến được tóm tắt dưới đây. Tải Dòng điện tử Hydro Oxy Nước Anode Chất điện phân Catode Hình 1.2: Cấu tạo pin nhiên liệu kiềm (AFC) [13].

™ Pin nhiên liệu kiềm (Alkaline fuel cell - AFC) dùng các loại dung dịch kiềm như KOH làm nhiên liệu, nhiệt độ hoạt động từ 50 - 220oC và hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ 50 - 60%. Nguyễn Mạnh Tuấn HVTH: Lục Quảng Hồ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -6- Tổng quan ™ Pin nhiên liệu sử dụng màng trao đổi proton (Polymer electrolyte fuel cell - PEFC) sử dụng khí H2 làm nhiên liệu, nhiệt độ hoạt động từ 50 - 100oC, hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ 50 - 60%. Mạch điện (Hiệu suất 40%-60%) Hydro nhiên liệu O2 từ không khí Nhiệt (85oC) Làm lạnh bằng nước hoặc không khí Tuần hoàn nhiên liệu đã sử dụng Không khí + hơi nước Điện cực khuếch tán khí Điện cực khuếch tán khí (anode) (catode) Chất xúc tác Chất xúc tác Màng trao đổi proton Hình 1.3: Cấu tạo pin nhiên liệu trao đổi proton (PEFC) [14]. ™ Pin nhiên liệu axít phosphoric (Phosphoric acid fuel cell - PAFC) có nhiệt độ hoạt động từ 150 - 220oC và hiệu suất chuyển đổi năng lượng khoảng 55%.

Axít phosphoric và pin nhiên liệu Dòng điện Tải Hydro Oxy Nước Anode Catode Chất điện phân Hình 1.4: Cấu tạo pin nhiên liệu axít phosphoric (PAFC) [14]. Nguyễn Mạnh Tuấn HVTH: Lục Quảng Hồ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -7- Tổng quan ™ Pin nhiên liệu carbonate nóng chảy (Molten carbonate fuel cell - MCFC) có nhiệt độ hoạt động từ 600 - 800oC, hiệu suất từ 55 - 65% với mật độ công suất từ 100 - 200 mW/cm2. Pin nhiên liệu carbonate nóng chảy Dòng điện tử Tải Hydro Oxy Nước CO2 Anode Catode Chất điện phân Hình 1.5: Cấu tạo pin nhiên liệu carbonate nóng chảy (MCFC) [14]. ™ Pin nhiên liệu oxít rắn (Solid oxide fuel cell - SOFC) có nhiệt độ hoạt động từ 700 - 1000oC và hiệu suất từ 55 - 65% [6].

Pin nhiên liệu oxít rắn Dòng điện tử Tải Hydro Oxy Nước Anode Chất điện phân Catode Hình 1.6: Cấu tạo pin nhiên liệu oxít rắn (SOFC)[14]. Nguyễn Mạnh Tuấn HVTH: Lục Quảng Hồ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -8- Tổng quan Tất cả các loại pin nhiên liệu đều hoạt động dựa trên nguyên tắc oxy hóa khí H2 để tạo ra điện năng, nhiệt và hơi nước. Pin nhiên liệu có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao và giá thành ít phụ thuộc vào kích thước của pin hơn so các loại khác, đồng thời ít ảnh hưởng đến môi trường. Hiện tại, các nguyên nhân chính cản trở sự thương mại hóa của pin nhiên liệu là tuổi thọ, độ bền và giá thành của sản phẩm.

Điều này trở nên khả thi từ khi pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) ra đời. Mặc dù pin DMFC có hiệu suất thấp hơn so với các loại pin nhiên liệu khác (từ 30% - 40%) nhưng bù lại nó khắc phục được các nhược điểm kể trên. Việc sử dụng methanol có ưu điểm là quá trình điều chế, vận chuyển và bảo quản nhiên liệu dễ dàng, an toàn hơn rất nhiều. Pin nhiên liệu DMFC có cấu tạo đơn giản, hoạt động diễn ra liên tục khi được nạp nhiên liệu đầy đủ cộng với giá thành chủ yếu phụ thuộc và giá của màng trao đổi proton sẽ mở ra hướng ứng dụng đầy triển vọng trong thực tiễn cuộc sống.

PIN NHIÊN LIỆU DÙNG METHANOL TRỰC TIẾP (Direct methanol fuel cell - DMFC) 1. Cấu tạo Pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) cơ bản là pin nhiên liệu sử dụng màng trao đổi proton (PEFC) với nhiên liệu được sử dụng trong hoạt động của pin là dung dịch methanol (CH3OH). Pin nhiên liệu DMFC có cấu tạo gồm hai cực, điện cực anode là nơi xảy ra phản ứng oxy hóa methanol còn điện cực cathode là nơi xảy ra phản ứng khử oxy và được ngăn cách với nhau bằng lớp màng trao đổi proton. Mỗi điện cực có cấu tạo gồm ba phần: lớp graphite, lớp khuếch tán nhiên liệu và lớp xúc tác các phản ứng hóa học.

Màng trao đổi proton được sử dụng trong pin nhiên liệu DMFC là các loại polymer có tính dẫn proton cao có tác dụng dẫn proton đồng thời ngăn nhiên liệu khuếch tán từ anode sang cathode. Dung dịch methanol làm nhiên liệu được cho vào phần chứa anode sẽ khuếch tán qua lớp thứ nhất đến lớp xúc tác nơi xảy ra phản ứng oxy hóa tạo proton. Proton được màng trao đổi proton dẫn đến lớp xúc tác cùng với oxy được khuếch tán trực tiếp từ không khí vào phần chứa cathode sẽ tham gia vào phản ứng khử tạo ra nước. Điện tử di chuyển qua hai điện cực graphite tạo ra dòng điện trong mạch ngoài của pin nhiên liệu DMFC.

Cấu tạo của pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp được mô tả trong hình 1. Nguyễn Mạnh Tuấn HVTH: Lục Quảng Hồ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -9- Tổng quan Hoạt động của pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) bắt đầu bằng việc methanol bị oxy hoá tại anode của pin tạo ra sáu điện tử, sáu ion H+ và khí CO2. Sau đó, điện tử di chuyển trong mạch ngoài còn ion H+ đi qua màng trao đổi proton để đến cathode kết hợp với O2 tạo thành nước. - Phản ứng tại anode: CH 3OH + H 2 O → CO2 + 6 H + + 6e − - Phản ứng tại cathode: 3 O2 + 6 H + + 6e − → 3H 2 O 2 - Phản ứng tổng quát: 3 O2 + CH 3 OH → CO2 + H 2 O 2 Tải Lớp xúc tác Đĩa lưỡng Đĩa lưỡng cực cực Màng nafion Lớp khuếch tán khí Hình 1.7: Cấu tạo pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) [16].

Pin DMFC hoạt động dựa trên khả năng oxy hoá methanol tại anode, quá trình này diễn ra với xúc tác hai thành phần Pt-M (M là Ru, Mo, Ir…) theo các bước sau: - Hấp phụ methanol: Pt + CH 3OH → Pt − (CH 3 OH )ads GVHD: TS. Nguyễn Mạnh Tuấn HVTH: Lục Quảng Hồ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - 10 - Tổng quan - Kích hoạt liên kết: Pt − (CH 3OH )ads → Pt − (CH 3 O )ads + H + + e − Pt − (CH 3 O )ads → Pt − (CH 2 O )ads + H + + e − Pt − (CH 2 O )ads → Pt − (CHO )ads + H + + e − Pt − (CHO )ads → Pt − (CO )ads + H + + e − - Hấp phụ nước: M + H 2 O → M − (H 2 O )ads - Oxy hoá CO: Pt − (CO )ads + M − (H 2 O )ads → Pt + M + CO2 + 2 H + + 2e − - Tổng kết: CH 3OH + H 2 O → CO2 + 6 H + + 6e − Sử dụng pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp cho phép tạo ra dòng điện thông qua việc điều khiển các phản ứng hóa học trên [3,9]. Hiệu suất Trong pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp, các thông số chính để đánh giá hiệu suất của pin là điện thế, mật độ dòng và mật độ công suất. Hiệu suất thật sự của pin giảm theo sự cân bằng điện thế do những hiện tượng hao hụt không thuận nghịch phức tạp gây ra [25].

Hiệu suất của pin nhiên liệu Hiệu suất nhiệt năng εth là tỉ lệ giữa điện áp lớn nhất sinh ra từ pin nhiên liệu ΔG và lượng năng lượng cần thiết được chuyển thành nhiệt năng ΔH. ε th = ΔΔHG = ΔHΔ−HTΔS (1.1) Với: ΔG: năng lượng tự do Gibbs ΔH: enthalpy ΔS: entropy GVHD: TS. Nguyễn Mạnh Tuấn HVTH: Lục Quảng Hồ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.