微型混合反應物燃料電池催化劑的制備及性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）的能量轉換效率高、環(huán)境友好，在便攜式電子設備領域顯示出了巨大的應用潛力。DMFC的成本主要由催化劑和電極隔膜決定，是限制DMFC商業(yè)化的主要因素。本文在研究DMFC催化劑的電催化性能的基礎上，利用氮摻雜碳納米管（NCNTs）催化劑的氧還原反應（ORR）選擇性設計了一種成本低廉、結構簡單的混合反應物直接甲醇燃料電池（MRDMFC）；在降低催化劑成本的同時，消除了傳統(tǒng)堿性直接甲醇燃料電池對陰離子交換膜的依賴性。<

2、br>　　本研究在陰極催化劑方面，采用微波等離子體化學氣相沉積技術制備了氮摻雜碳納米管（NCNTs）。基于微波功率、氨氣流量、腔體氣壓和工作時間等4個工藝參數(shù)對NCNTs的ORR活性進行了優(yōu)化。研究表明：低微波功率、低腔體氣壓以及適當?shù)目s短反應時間，更有利于提高NCNTs的氧還原反應（ORR）活性。NCNTs催化劑優(yōu)異的ORR性能主要來自于其制備過程中的低溫沉積條件，其高表面缺陷程度、分布均勻的含氮官能團，有利于O2分子的吸附反應。在陽

3、極催化劑方面，采用常溫浸漬-還原法制備了不同原子比的碳納米管負載型鉑鎳催化劑（PtxNiy/CNTs），研究了鉑鎳原子比對催化劑甲醇氧化活性的影響。結果表明，Pt的利用率隨著Ni含量的增加而增加；Ni的使用，在提高Pt的催化活性的同時，降低了陽極催化劑的成本。基于NCNTs和Pt1Ni3/CNTs催化劑制作了催化電極。并采用廉價易得的多孔聚四氟乙烯濾膜作為電極隔膜，研究了陰極單通過注料模式下甲醇濃度、混合反應物流速和電解液濃度等3個工作