质子交换膜燃料电池催化剂研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC）的有效电催化剂仍以铂为主。由于铂价格昂贵，资源匮乏，使得PEMFC成本高，限制了其广泛应用，所以降低贵金属催化剂用量，寻找廉价催化剂，提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。采用铂／碳催化剂，将铂催化剂担载在高活性碳材料上，可以将铂的担载量从4mg／cm^2降低到0．7mg／cm^2～1．0mg／cm^2，甚至到0．05mg／cm^2～0．2mg／cm^2，有效提高了铂的利用率。铂合金电催化剂以Pt-Ru为主，通过Pt和Ru的协同作用，大大减少了铂的用量（Pt与Ru的质量比为0．05：1），提高了催化剂抗CO性能。多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点。     

化学还原法制备铂及铂合金催化剂及其性能

采用混合水溶液浸渍,硼氢化钠还原的方法制备了微型直接甲醇燃料电池用电催化剂,包括碳载铂、碳载铂基合金电催化剂.XRD、SEM、EDX测试结果表明催化剂的粒度达纳米级,且分散性好、原子摩尔配比合理.将Pt/C、Pt合金/C分别作为电池的阴极和阳极电催化剂,通过电池的极化曲线和功率密度曲线筛选出最佳的催化剂组成.在室温下,甲醇浓度为2mol/L时,阴极采用30wt%Pt的Pt/C,阳极采用n(Pt)∶n(Ru)∶n(Ir)∶n(Mo) = 2∶1∶2∶3的PtRuIrMo/C电催化剂,其电池的性能最好.     

燃料电池膜电极中铂担载量测试方法研究

膜电极(MEA)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的能量转换单元，在催化剂作用下将化学能转化为电能。铂基催化剂目前仍是商用PEMFC不可替代的催化剂，其中膜电极中铂担载量已成为PEMFC性能评价的一项重要指标。通过对现有PEMFC膜电极铂担载量测试国标方法进行了改进，并研究了PEMFC膜电极铂担载量测试的微波消解前处理方法。与国标方法相比，微波消解-ICP-MS法测定结果的准确性与标准方法相当，测试效率明显提高。     

Fe掺杂对质子交换膜燃料电池Pt/C催化剂性能的影响

用铁作掺杂元素,通过液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法制备了碳载Pt-Fe合金催化剂,比较了3种不同Fe含量催化剂的电催化性能.采用X射线衍射和X光电子能谱技术研究了Fe掺杂对Pt/C催化剂晶体结构及表面元素存在形态的影响.结果显示:Pt-Fe/C催化剂比单一Pt/C催化剂有更小的晶格参数,其中Fe元素可能的存在形态应为与铂结合的合金态,但不排除表面存在部分氧化态.单电池放电稳定性实验表明:在200 mA·cm-2电流密度下放电时电池电压基本稳定,其中Pt与Fe摩尔比为1∶1时电极催化效果相应较好,但大电流密度放电时电池电压下降比单一Pt/C催化剂电极的快,这说明Fe的加入能提高催化剂的电催化性能,但阴极表面氧原子浓度较大时,Fe可能发生氧化而使得电极稳定性受到影响.     

超声法制备纳米Pt/MWCNT催化剂及其在CO2传感器上的应用

采用超声合成法制备了纳米铂/多壁碳纳米管复合催化剂(Pt/MWCNT),通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X-射线衍射(XRD)及电化学技术表征了该催化剂的性质.结果表明:纳米Pt均匀地镶嵌在MWCNTs表面,粒径为40±20 nm.该催化剂对CO2的还原呈现良好的催化作用,可用作制备CO2电化学传感器,CO2在纳米铂/多壁碳纳米碳管修饰玻碳电极上的还原电流响应(Pt/MWCNTs/GCE),分别在1～10 ppm和10～100 ppm两个浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为1 ppm.     

海水中阴极保护用镀铂钛阳极的研究

镀铂钛阳极是海水阴极保护中广泛使用的辅助阳极.镀铂钛阳极具有良好的放氯性能,尺寸可变,重量轻,适合海洋中使用.在二亚硝基二氨铂为主盐的酸性镀液中制备了Pt/Ti阳极,测试了Pt/Ti阳极在人造海水中的电化学性能.研制的Pt/Ti电极表面光亮,镀层和基体结合牢固,镀层厚度可达5～10μm,在人造海水中的电化学性能稳定,损耗率为6.0225mg/A.a.     

碳载铂纳米微粒修饰的玻碳电极对甲醇的电催化氧化

利用X射线粉末衍射、透射电镜和扫描电镜对商用Pt/C催化剂反应前后的变化进行了物化表征，同时应用电化学方法研究了甲醇在碳载铂纳米微粒修饰的玻碳电极上的电催化氧化性能。结果表明，修饰电极对甲醇氧化呈现较高的电催化活性。铂氧化物的电化学还原在Pt/c催化剂中受到了抑制，该现象可能是由于Pt与载体碳间的强烈作用所引起的。通过扫描电镜和循环伏安研究表明，该催化剂对甲醇的氧化可能存在着表面结构敏感效应。     

聚苯胺基分散铂电极的电催化行为

为了改善铂基催化剂氧化甲醇的催化活性,采用循环伏安法制备了聚苯胺修饰分散铂电极(Pt-Pan/Pt)、聚苯胺和磷钼酸共同修饰分散铂电极(PMo12-Pt-Pan/Pt).并用循环伏安法研究了制备电极在0.5 mol·L-1H2SO4溶液中的电化学行为以及对甲醇氧化的催化效果.结果表明:PMo12-Pt-Pan/Pt电极对甲醇氧化具有很高的催化活性.PMo12-Pt-Pan/Pt电极对甲醇氧化的最大电流是33.43 mA,是Pt/Pt电极的1.37倍.催化活性的提高来源于聚苯胺和磷钼酸与铂的协同作用.     

我国CCM型膜电极研究取得重大进展

膜电极是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件,直接影响电池输出性能和反应效率,开发低铂(Pt)担量、高反应效率的CCM(催化剂制备到膜上)型薄催化层膜电极是目前质子交换膜燃料电池开发的一个重要技术方向。在863计划电动汽车重大项目支持下,大连化物所承担的"下一代燃料电池系统研究与开发"课题目前取得重大突破和阶段性成果。     

Pt-Ru-Eu／C电催化氧化甲醇的性能研究

采用脉冲电沉积法制备Pt—Ru．Eu／C电催化剂，循环伏安法（cv）测定催化剂的甲醇电氧化活性，用XRD，EDS和XPS表征电极及催化剂的物性结构、表面元素组成和价态形式。结果表明，电催化剂中Pt-Ru-Eu以合金的形式存在，在合金表面存在EuOx；合金微粒比表面积为55．8m^2．g^-1，粒径为4．6nm；掺杂适量稀土金属Eu对Pt．Ru合金活性有一定的促进效应，其中原子比为Pt：Ru：Eu=1：1：0．2时电催化活性较高。原子比过高则Pt-Ru-Eu活性低于Pt-Ru；在掺杂少量Eu时，Pt—Ru—Eu与Pt—Ru的Tafel常数b相近，常数a以Pt：Ru：Eu=1：1：0．2最小；甲醇反应级数为0．12级，反应活化能为28.3kJ·mol^-1。