化學(xué)電源體系用高選擇性電催化劑的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的燃料電池由于有兩個氣室，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且對密封性要求較高。而單室燃料電池不需要抗穿透性隔膜，這就大大簡化了燃料電池的結(jié)構(gòu)，并降低了密封費用。如果采用液體作為電解質(zhì)和燃料，不僅可以消除爆炸等安全性問題還可以增大傳質(zhì)速率和燃料利用率。近年來單室燃料電池的研究也轉(zhuǎn)移到液體上來，由單室燃料電池的反應(yīng)原理可知：單室燃料電池的關(guān)鍵在于電極的高選擇性催化活性的實現(xiàn)，以保證電催化劑只催化還原或只催化氧化反應(yīng)從而產(chǎn)生電能并保證燃料的高利用率。針對于此

2、，本文對La2O3等4種稀土金屬氧化物、Ag等4種鉑系金屬以及采用共沉淀法合成的Pt-Pd/C和Pt-Ni/C作為以H2O2為電解質(zhì)的催化電極的可行性進行了研究，分別采用XRD、SEM等物理表征方法以及電化學(xué)直接表征方法對以上催化劑的綜合催化性能進行了研究，并將其用于VOSO4液流電池體系，驗證其催化選擇性，主要實驗結(jié)果如下：
　　 (1)稀土金屬氧化物、碳化鎢(WC)在H2O2溶液中不具有選擇催化性。而鉑(Pt)、鈀(Pd)、

3、銀(Ag)、鎳(Ni)則出現(xiàn)了不同程度的選擇催化性。從可逆性角度而言，作為同一“燃料”單室電池的催化電極，Pt優(yōu)于Pd、Ag和Ni。而從組成的單電池性能來說，Pd-Pt>Ni-Ag>Pt-Ag，單電池的最高開路電壓達到0.098V。通過球磨法簡單混合一元催化劑制成的混合催化劑，由于其各組分之間氧化和還原反應(yīng)可能相互抵消或者催化劑的活性差異大，混合催化劑只表現(xiàn)出一種催化劑的性能，因此對于提高催化劑的催化選擇性貢獻不大。
　　 (2

4、)采用溶液共沉積法成功合成出顆粒大小分布均勻，顆粒粒徑為幾個納米Pt-Pd/C催化劑和Pt-Ni/C催化劑。Pt-Pd/C和Pt-Ni/C復(fù)合催化劑具有很好的單向催化選擇性。組成單電池后，實現(xiàn)的功率密度比鉑系貴金屬催化劑提高了3～4個數(shù)量級。
　　 (3)Ag、Ni、Pd、Pt、Pt-Ni/C和Pt-Pd/C都可以催化VOSO4的氧化和還原。但是，它們對于VOSO4的催化反應(yīng)是可逆的。因此，Ag、Ni、Pd、Pt、Pt-Ni/C