二元催化劑對(duì)硼氫化鈉直接氧化的影響.pdf

1、直接硼氫化物燃料電池(DBFC)的理論開(kāi)路電壓、比容量和能量轉(zhuǎn)化率均較高，同時(shí)因不需要使用純凈的氫氣，減省了氫氣的儲(chǔ)蓄和運(yùn)輸環(huán)節(jié)，消除了氫氣使用所帶來(lái)的安全隱患，因此，DBFC的研發(fā)在全世界范圍都受到了人們的高度關(guān)注。理論上，BH4-的直接氧化是8電子反應(yīng)，然而，當(dāng)BH4-在DBFC陽(yáng)極發(fā)生直接氧化反應(yīng)時(shí)，伴隨著B(niǎo)H4-的水解反應(yīng)，產(chǎn)生混合電勢(shì)，使電極的性能受到影響，BH4-直接氧化時(shí)電子的轉(zhuǎn)移數(shù)小于8。采用有效的陽(yáng)極催化劑不但能抑制B

2、H4-的水解反應(yīng)，同時(shí)能促進(jìn)BH4-的直接氧化反應(yīng)，從而提高電子轉(zhuǎn)移數(shù)。本文以非貴重金屬鎳(Ni)為基制備了Ni-Cr二元陽(yáng)極催化劑，并研究了其對(duì)BH4-直接氧化的影響。
　　 首先，采用循環(huán)伏安法研究了Ni催化劑和Pt催化劑在堿性溶液中對(duì)BH4-直接氧化的催化活性。研究發(fā)現(xiàn)：Ni和Pt對(duì)BH4-的直接氧化都具有一定的催化活性，其中，在Ni催化劑作用下BH4-的氧化峰電位更負(fù)且氧化過(guò)程較簡(jiǎn)單，但是，氧化峰電流卻相對(duì)偏低。

3、　　 其次，采用循環(huán)伏安法研究了Ni-Cr催化劑對(duì)BH4-直接氧化的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與單金屬Ni催化劑相比，Ni-Cr二元催化劑使BH4-的氧化峰電流增大2～3倍，明顯地增強(qiáng)了BH4-的直接氧化。這可能是由于，雖然Cr本身不能催化BH4-的氧化，但在Ni上電沉積Cr后，Cr在催化劑表面不均勻的分布減少了BH4-在電極表面的吸附量，使得每個(gè)BH4-離子中可以有兩個(gè)或者三個(gè)氫原子能夠接觸到Ni而進(jìn)行直接氧化反應(yīng)，從而使催化劑的催化活性

4、得到提高。研究表明：制備Ni-Cr二元催化劑的最佳電沉積條件為：Cr3+濃度為0.2mol/L，沉積電位為-0.1V，電沉積時(shí)間為1s。增大Ni-Cr催化劑的面積和實(shí)驗(yàn)溫度，均可以提高BH4-直接氧化的峰電流，但溫度不宜過(guò)高。
　　 最后，比較了Ni催化劑和Ni-Cr催化劑的催化性能，采用的電化學(xué)測(cè)試技術(shù)主要有：循環(huán)伏安(CV)、交流阻抗(EIS)及恒電流放電(CP)等。研究結(jié)果表明：Ni-Cr二元催化劑一方面使BH4-的直接氧