提高直接甲酸燃料電池中陽極Pd催化劑穩(wěn)定性研究.pdf

1、直接甲酸燃料電池(DFAFC)中的Pd陽極催化劑對甲酸氧化有很好的電催化活性，但是Pd催化劑的電催化穩(wěn)定性不好，研究發(fā)現(xiàn)，可能存在以下幾個影響因素：(1)Pd催化劑催化甲酸分解；(2)電解液的pH影響；(3)電解液中的陰離子吸附影響；(4)催化劑的結(jié)構(gòu)影響。
　　本論文把Pd/C催化劑催化甲酸分解和Pd在酸中的不穩(wěn)定性結(jié)合起來，研究了不同電解液以及新型Pd基復(fù)合催化劑對甲酸電氧化活性和穩(wěn)定性的影響。本論文的主要研究結(jié)果如下：

2、>　　1.電解液對炭載Pd(Pd/C)催化劑對甲酸氧化的電催化性能的影響
　　用普通液相還原法制備了Pd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的Pd/C催化劑，用電化學(xué)方法測量了Pd/C催化劑在濃度均為0.5mol/L的(NH4)2SO4，K2SO4和H2SO4三種電解質(zhì)溶液中對相同濃度0.5mol/L的甲酸氧化的電催化性能。在硫酸中甲酸在Pd/C催化劑電極上的活性和穩(wěn)定性最差；而在K2SO4和(NH4)2SO4中都得到了提高，在(NH4)2SO4中

3、活性顯著增大，電流密度是H2SO4中的兩倍多。
　　進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在(NH4)2SO4電解液中，CO在Pd/C催化劑上的吸附量最小。所以，很可能是NH4+能降低CO在Pd/C催化劑上的吸附量，從而使得Pd/C催化劑對甲酸氧化的電催化活性得到了提高。
　　上述的結(jié)果表明，電解液對催化劑有三方面的影響：(1)pH值對催化劑的電催化性能有一定的影響，隨pH的增大，催化劑的穩(wěn)定性得到了提高；(2)電解液的電導(dǎo)率在一定程度上也能影響甲

4、酸氧化峰峰電位，隨電解液電導(dǎo)率的增大，甲酸的氧化峰電位負(fù)移；(3)一些離子可能存在特殊功能，如銨根離子，它能減少CO在Pd催化劑表面的吸附，防止活性位點(diǎn)被覆蓋，從而提高催化劑的活性。
　　2.磷鉬酸(PMA)修飾炭載Pd催化劑對甲酸氧化的電催化性能
　　用普通液相還原法制備了Pd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的Pd/C催化劑，把5.0mgPd/C催化劑加入5.0mL10-4mol/L PMA水溶液中，在120℃下回餾24h，抽濾，真空干

5、燥箱內(nèi)放置一夜，制得PMA-Pd/C催化劑，用作DFAFC的陽極催化劑。
　　電化學(xué)測試表明PMA-Pd/C催化劑對甲酸氧化的電催化活性和穩(wěn)定性都好于Pd/C催化劑。實驗還發(fā)現(xiàn)PMA-C對甲酸氧化無電催化活性，經(jīng)過X射線能量色散譜(EDS)、X射線衍射譜(XRD)和X射線光電子能譜(XPS)表征及甲酸分解實驗發(fā)現(xiàn)，這可能是因為PMA與Pd發(fā)生了強(qiáng)烈作用改變了Pd的電子云結(jié)構(gòu)，使PMA-Pd/C催化劑抑制了甲酸分解的結(jié)果。
　

6、　3.磷鎢酸(PWA)修飾炭載Pd催化劑對甲酸氧化的電催化性能
　　用普通液相還原法制備了Pd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的Pd/C催化劑，把5.0mgPd/C催化劑加入5.0mL10-4mol/L PWA水溶液中，在120℃下回餾24h，抽濾，真空干燥箱內(nèi)放置一夜，制得PWA-Pd/C催化劑，用作DFAFC的陽極催化劑。
　　電化學(xué)測試表明PWA-Pd/C催化劑對甲酸氧化的電催化活性和穩(wěn)定性都好于Pd/C催化劑。PWA-C對甲酸氧化