燃料電池中陰極氧還原反應非貴金屬催化劑的制備與研究.pdf

1、廈門大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學位論文是本人在導師指導下，獨立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當方式明確標明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學研究生學術(shù)活動規(guī)范(試行)》。另外，該學位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費或?qū)嶒炇业馁Y助，在()實驗室完成。(請在以上括號內(nèi)填寫課題或課題組負責人或?qū)嶒炇颐Q，未有此項聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽名)：脅石雷弘J

2、甲年9月，≥日摘要燃料電池由于啟動快、能量轉(zhuǎn)化效率高、污染很小等特點，在汽車動力裝置、移動電源以及發(fā)電廠都有比較良好的應用前景，但由于還有很多技術(shù)瓶頸不能解決，燃料電池還不能大規(guī)模商業(yè)化應用。陰極氧還原反應(ORR)由于受慢動力學影響和貴金屬催化劑成本高、利用效率低的限制，成為制約燃料電池商業(yè)化的主要因素之一。碳負載的鉑和鉑合金催化劑是目前發(fā)現(xiàn)的最好的氧還原電催化劑，但金屬鉑儲量少，價格昂貴。另外，對于醇類燃料，金屬鉑催化劑容易被氧化，

3、從而降低電池的電位，犧牲電池的性能，而且在反應過程中產(chǎn)生的CO容易毒化貴金屬催化劑，使催化劑失活，降低電池的性能。因此，目前的研究熱點之一是活性高、穩(wěn)定性好的非貴金屬催化劑。聚吡咯類過渡金屬催化劑，因其價格低廉，氧還原活性高，穩(wěn)定性強，被認為是最有希望取代鉑的低溫燃料電池ORR催化劑之一。本論文以鈷鹽為金屬前軀體、炭黑BP2000為碳源／載體、聚吡咯(PPy)為碳氮源、對甲基苯磺酸(TsOH)為摻雜劑、乙二胺(ZO)為螯合劑制備了催化劑

4、PPyTsOHC／Co—ED，在酸性和堿性電解液中，考察了炭黑的預處理、摻雜劑及螯合劑、酸洗及二次煅燒、不同煅燒溫度及不同鈷含量等因素對催化劑活性的影響，并對催化劑的制備工藝進行了進一步的優(yōu)化，探討了活性中心。實驗結(jié)果表明，炭黑在濃硝酸中預處理能顯著提高催化劑活性，同時加入摻雜劑TsOH和螯合劑ED，有助于催化劑活性的提高。酸洗和二次煅燒對催化活性有重要影響。通過對不同煅燒溫度，不同Co負載量的催化劑進行分析表征，認為900℃、10％C