PEM燃料電池Pt-C電催化劑制備和性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有高能量密度、運(yùn)行溫度低和穩(wěn)定性能較好等優(yōu)點(diǎn),在航天領(lǐng)域、潛艇、電動車、飛船等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景.目前,雖然PEMFC的各項技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,正處于大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的前夜.為使PEMFC能夠早日實現(xiàn)商品化生產(chǎn),各國科研工作者正在致力于相關(guān)材料的研究,力圖降低PEMFC成本,提高相關(guān)材料的性能.其中包括高性能Pt/C電催化劑的研究.該實驗研究了Pt/C電催化劑制備的浸漬還原法,其中主要包括載體碳黑的熱處

2、理技術(shù).通過優(yōu)化碳黑熱處理的工藝條件,如溫度和環(huán)境,使碳黑載體的性能得到明顯改善.采用TEM、XRD、XPS、CV、MEA等測試手段對所制備的Pt/C電催化劑性能進(jìn)行了全面的分析.Pt/C電催化劑的TEM照片顯示,采用氮?dú)夥罩?00℃熱處理的碳黑載體制備的Pt/C催化劑中Pt顆粒的平均粒徑為3.3nm,降低了約lnm;分散度也有了一定的提高.碳載體的XRD和XPS測試說明,熱處理使碳載體表面組成發(fā)生了變化,使其更有利于生成顆粒細(xì)小且均勻

3、的Pt/C電催化劑.該實驗還研究了膠體法制備Pt/C電催化劑的相關(guān)工藝.研究工作包括膠體的穩(wěn)定性和不同的還原劑和濃度對Pt/C電催化劑性能的影響.采用經(jīng)優(yōu)化的膠體法制備工藝,所制備的Pt/C電催化劑中Pt顆粒的平均粒徑為3.05nm,已經(jīng)接近Johnson Mattey公司的Pt/C電催化劑水平.為了提高催化活性和防止催化劑在使用過程中的團(tuán)聚,該實驗還初步探討了在Pt/C電催化劑中引入金屬助劑Re.實驗采用分步浸漬還原法,在制備過程中首