直接甲醇燃料電池陰極Pt-C催化劑研究.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩165頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)甲醇來源豐富、價格便宜、易于貯存和運輸,因此在便攜式電源中具有廣泛應(yīng)用前景。盡管目前 DMFC在技術(shù)上已經(jīng)取得了很大進展,但要實現(xiàn)其真正商業(yè)化應(yīng)用,依然有許多問題需要解決,諸如燃料電池陰極較低的反應(yīng)性能、電池壽命不高、甲醇通過膜的擴散引起的混合電位等。解決這些問題的途徑之一就是開發(fā)更有效的陰極催化劑。本文主要在陰極催化劑的活性、電化學(xué)穩(wěn)定性以及耐甲醇等方面展開研究。
  為了提高Pt/C催化劑的活性,分

2、別對浸漬還原法、膠體法和離子交換法幾種催化劑制備方法進行研究。在浸漬還原法工藝優(yōu)化過程中,分別從還原劑、緩沖溶液的加入、常溫浸漬時間幾個影響鉑粒徑的主要因素進行研究,結(jié)果表明,采用HCHO作為還原劑,用Na2CO3/NaHCO3做為緩沖溶液,通過15 min短時間浸漬可以制備出平均粒徑更小,分散性更好的Pt/C催化劑。在改進的膠體法制備研究中,發(fā)現(xiàn)采用檸檬酸三鈉作為穩(wěn)定劑,可以獲得粒徑更小的鉑膠粒,其中30 mass%的Pt/C催化劑平

3、均粒徑約為2.4 nm,而50 mass%的Pt/C催化劑的平均粒徑為3.2 nm,催化劑的粒徑明顯小于傳統(tǒng)方法制備的催化劑。在離子交換法工藝研究中發(fā)現(xiàn),離子交換法可以在碳納米管(CNT)上實現(xiàn)鉑的均勻分散,通過重復(fù)離子交換法,可以制備出平均粒徑為3.4 nm,15.4 mass%的Pt/MWNT催化劑,也可以制備出平均粒徑為2.6 nm,19.2 mass%的Pt/SWNT催化劑,其對氧還原反應(yīng)的催化活性明顯高于傳統(tǒng)方法制備的催化劑,

4、而且鉑在催化劑中的利用率也有很大提高。
  研究了碳的腐蝕對催化劑穩(wěn)定性的影響。比較研究了 Vulcan XC-72(XC-72)和Black Pearl2000(BP-2000)載體在恒電位1.2 V條件下的腐蝕行為,通過循環(huán)伏安和X射線光電子能譜(XPS)分析表明,BP-2000具有更高的腐蝕速度,相應(yīng)的Pt/C催化劑的穩(wěn)定性也通過加速老化測試進行研究,發(fā)現(xiàn)Pt/BP-2000催化劑測試后,其電化學(xué)活性面積損失為40.9%,而

5、Pt/XC-72僅為20.6%,因此Pt/XC-72催化劑具有更高的電化學(xué)穩(wěn)定性,這主要是由于其載體 XC-72的高穩(wěn)定性。同時,通過恒電位1.2 V下氧化120 h比較研究了兩種常見碳納米管(Multi-walled carbon nanotubes, MWNT和Single-walled carbon nanotubes, SWNT)的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過120 h氧化后,SWNT表面含氧量增幅明顯高于MWNT,由于SWNT具有更高的有

6、效比表面積以及表面應(yīng)力,因此穩(wěn)定性較低,相應(yīng)的Pt/SWNT催化劑也具有較低的電化學(xué)穩(wěn)定性,經(jīng)過加速老化測試后,Pt/SWNT催化劑電化學(xué)活性面積降低約40%,而Pt/MWNT則為約25%。
  在進一步提高催化劑穩(wěn)定性的研究中,采用高度石墨化的多壁碳納米管(HG-MWNT)作為載體,可以提高催化劑的電化學(xué)穩(wěn)定性。通過在2800℃下對化學(xué)氣相沉積制備的MWNT進行熱處理,可以提高 MWNT的石墨化程度。通過 XRD和Raman分析

7、表明,經(jīng)過熱處理獲得的HG-MWNT的石墨化程度達到95.3%,而未處理的MWNT僅為39.5%。在常溫下經(jīng)過加速老化測試后,Pt/MWNT催化劑性能衰減了59.7%,而 Pt/HG-MWNT催化劑僅衰減了39%。對功能化后的HG-MWNT進行熱處理,可以進一步提高催化劑的穩(wěn)定性,在60℃加速老化測試后,Pt/Ox-HG-MWNT的電化學(xué)活性面積衰減了55%,而Pt/T-Ox-HG-MWNT僅為37%,這主要是由于熱處理可以除去碳載體表

8、面不穩(wěn)定的含氧官能團,從而提高鉑顆粒的穩(wěn)定。另外,研究也發(fā)現(xiàn),通過Pt-Co合金可以提高Pt/C催化劑的穩(wěn)定性,而且通過溫和的熱處理,提高PtCo合金化程度,也可以提高催化劑的穩(wěn)定性。
  在陰極耐甲醇催化劑的研究中,對常見的Pt-Co/C和Pt-Ni/C催化劑進行研究發(fā)現(xiàn),在常溫和60℃下,兩種合金催化劑均表現(xiàn)出比 Pt/C催化劑更高的耐甲醇性能,其中Pt-Ni/C催化劑比 Pt-Co/C催化劑具有更高的耐甲醇行為。同時,研究也

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論