脈沖電沉積法制備質(zhì)子交換膜燃料電池催化電極的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有高效和潔凈等突出優(yōu)點，是最有發(fā)展前途的一種電池，可廣泛用于移動電源和便攜式電源。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。 本文通過調(diào)制脈沖電流在質(zhì)子交換樹脂(Nafion)粘接的無金屬催化劑負載多孔電極(UCE)上電沉積Pt催化劑。對所沉積Pt催化電極性能及負載

2、量，用循環(huán)伏安法(CV)、X射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)及分光光度法進行了表征與檢測，初步的結(jié)果顯示： UCE的親水性、多孔性和電子傳導能力都將影響到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0.2mg/cm<'2>左右。 通過調(diào)制電沉積過程的脈沖參數(shù)，能夠有效的調(diào)控電沉積Pt晶粒的尺寸、形

3、狀和分散度，并能有效地緩解電沉積過程中析氫對沉積金屬催化劑鉑的干擾，提高電沉積的電流效率，所沉積的Pt催化劑利用率較傳統(tǒng)Nafion粘接Pt/C催化電極要高。脈沖導通時間T<,on>為300μs、斷通時間T<,off>為1200μs，脈沖峰值電流jp為67mA/cm<'2>下，沉積電量0.3C/cm<'2>制得的電極，所得Pt的晶粒約12-17nm，Pt表面利用率為53.6％，沉積Pt的電流效率為78％。 通過調(diào)制電沉積法制備的