調(diào)制脈沖電沉積法制備質(zhì)子交換膜燃料電池催化電極.pdf

1、燃料電池技術(shù)經(jīng)過近年來的快速發(fā)展已經(jīng)具備商業(yè)化的可能性,尤其質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有高能量密度、運行溫度低和穩(wěn)定性能較好等優(yōu)點,在移動設(shè)備、電動車(EV)、分布式電站等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。但是,由于PEMFC還面臨著催化劑價格昂貴、利用率低和其他的一些技術(shù)問題,阻礙了商業(yè)化的進程。目前,減少PEMFC中Pt催化劑的負載量提高利用率已經(jīng)成為該領(lǐng)域重要的研究方向。本文通過在Nafion粘接的無負載多孔電極(UCE)上采用調(diào)制脈

2、沖電沉積的方法制備PEMFC催化電極,初步的結(jié)果顯示:UCE的親水性、多孔性和電子傳導(dǎo)能力都將影響到Pt催化劑的沉積,通過改變親水層中Nafion所占比例及碳粉的負載量能使UCE的各項性能得到優(yōu)化,Nafion和碳粉的適宜比例在1∶30左右,碳粉的負載量應(yīng)控制在0.6mg/cm2以內(nèi)。多孔電極內(nèi)雙電層充放電引起的電容效應(yīng)會對電沉積造成嚴重的影響,峰值電流密度在控制鍍層的分散度、形狀和尺寸等方面具有重要作用。周期換向脈沖電沉積的方法可以對

3、電沉積過程中的析氫現(xiàn)象起到有效地抑制作用。在Ton為300μs、Toff為1200μs,峰值電流密度100mA/cm2下電沉積120s制得的電極,Pt的晶?？梢赃_到5-8nm。相反,如果峰值電流密度偏離100mA/cm2太遠,則電沉積過程中生成的晶粒尺寸將可能達到100nm以上。因為,峰值電流密度太小,晶體的生長速率將大于晶核的生成速率,電極上就會有較大粒徑的Pt晶粒生成。而峰值電流密度太大時,多余的電流會導(dǎo)致劇烈的析氫反應(yīng),大量的H2