Ink的状态对微型PEMFC氧电极Pt利用率的影响

电化学极化实验表明,Ink(催化剂与溶剂在超声条件下形成的墨水状浆料)为胶体时,对应的微型质子交换膜燃料电池(PEMFC)氧电极极化性能相对于Ink为溶液时有明显提高。通过激光粒度实验和扫描电镜实验证实了Ink不同状态时对应的氧电极催化层空间状态和厚度存在较大差异。Ink为胶体时催化层Pt簇团聚粒子间隙较大,催化层厚度较低,有利于氧电极的反应传质过程,这是氧电极性能提高的根本原因。循环伏安实验结果发现,Ink为胶体时对应的氧电极Pt的利用率从25.2%提高到31.6%。     

质子交换膜燃料电池用梯度结构气体扩散电极

依次用m(Pt)∶m(Nafion)=0.4∶0.8、0.6∶0.6、0.8∶0.4和1.0∶0.2的催化剂料液分层涂覆,制备了梯度结构气体扩散电极;通过伏安曲线、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)等方法,研究了电极结构对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。该梯度结构电极具有电子传导速度快、质子传递通道多的特点,催化剂Pt的利用率比亲水电极提高了32%,且能扩大催化反应的三相界面,提高PEMFC的性能。在电流密度为500 mA/cm2、1 000 mA/cm2时,使用梯度结构电极的PEM-FC的电压比使用亲水电极的分别高6.9%、13.7%。     

Pt/YSZ电极结构形貌对传感器特性的影响

借助交流阻抗测试技术、汽车用A/F(空气与燃料的质量比)氧传感器响应时间测量装置及SEM,对敏感材料为Y2O3稳定ZrO2多晶固体氧离子导体(YSZ)的Pt/YSZ电极结构氧传感器其特性在不同烧结温度下电极形貌的关系进行了研究,同时提出了一种有关Pt/YSZ电极界面的形貌模型,采用此模型对不同烧结温度下的电极形貌Pt/空气/YSZ三相界面长度进行了定量计算.     

离子修饰纳米Pt的合成及其在FC中的应用

介绍了Nation聚合物作为修饰离子,合成具有原位质子导电能力的纳米Pt颗粒;TEM分析显示：Pt颗粒的平均粒径为4nm,颗粒之间界限明显,分散状态良好;将这种离子导体修饰的纳米Pt沉积到纳米碳管(CNTs)表面作为质子交换膜燃料电池催化电极,纳米碳管相互缠绕在催化层形成交联的电子通道。实验结果表明：Pt颗粒表面具有良好的质子、电子和气体通道,单电池具有良好的输出功率,达到2．8W／mg。     

质子交换膜燃料电池的初步研究

组装了质子交换膜燃料电池 (PEMFC)单体并研究了其性能。由于氧电极的性能好坏是质子交换膜燃料电池放电性能好坏的关键 ,因此在电池氢电极侧用部分氢电极作为内氢参比电极 ,可以方便地作出氧电极的极化曲线并对其性能进行评价。考察了催化剂载体、膜电极组件 (MEA)的结构和运行条件对氧电极性能的影响并使用非线性最小二乘法拟合了电池参数。实验表明 :电池的最佳运行温度为 80℃ ,压力为氧气压力 0 .3MPa ,氢电极为 0 .3MPa ,催化层的PTFE最佳含量为 35 % ,Nafion含量为 1mg/cm2 ,Pt含量可以降至为 0 .5mg/cm2 。     

Na~+对PEMFC Pt/C气体扩散电极的影响

采用燃料电池半电池体系模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)中Na+污染气体扩散电极时的工况,研究了Na+对PEMFC常用的Pt/C气体扩散电极性能的影响.通过循环伏安曲线和电化学阻抗谱,测试了电极在Na+污染前后催化层电化学比表面积(ECA)和电极反应界面上的电荷转移电阻发生的变化.实验结果表明,随Na+污染浓度的增大,电极性能逐渐下降;污染后电极催化层电化学活性比表面积出现明显减少,当污染物浓度为10 000X 10-6时,ECA降低了43%;外加相同电位时,随Na+污染的增加,电极反应界面上的电荷转移电阻逐渐增大.Na+的存在对Pt/C气体扩散电极具有明显毒化作用.     

碳纤维微盘电极上Ni(OH)2的电化学性能

研究了以碳纤维微盘电极为基底、用电化学沉积法制备的Ni(OH)2的电化学性质,测定了在碳纤维微盘电极以及Pt微盘电极上形成的Ni(OH)2的部分电化学参数。结果表明:碳纤维材料具有稳定Ni(Ⅳ)存在的作用,使Ni(Ⅲ)较易转变为Ni(Ⅳ),并能减小析氧反应对Ni(OH)2电极充电性能的影响;在碳纤维基底材料上沉积的Ni(OH)2的质子扩散系数和交换电流密度均大于以Pt为基底材料沉积形成的Ni(OH)2的。Ni(OH)2的电化学性质不仅与其自身有关,还与基底材料的特性有着密切的关系。     

前驱体对碳载铂纳米催化剂的影响

以Pt(NH3)4Cl2和Pt(NH3)2(NO2)2为前驱体、采用浸渍法制备了质子交换膜燃料电池用Pt/C催化剂。HRSEM和XRD分析表明,Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2的晶粒细小均匀,Pt/C-Pt(NH3)4Cl2的晶粒则发生团聚。循环伏安和旋转圆盘电极实验表明,Pt/C-Pt(NH3)4Cl2与Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2的晶面分布存在明显的差异,Pt/C-Pt(NH3)2(NO2)2具有更高的氧催化活性,Pt(NH3)2(NO2)2是更适合的前驱体材料。     

操作条件对PBI/H3PO4体系高温PEMFC的性能影响

全面研究了PBI/H3PO4体系高温质子交换膜燃料电池(PEMFC)的操作性能,研究了温度、压力、阴极气体成分(空气/氧气)对电池稳态操作性能的影响,同时,测试了电池的变压变温和变负载操作曲线,并且运用电化学交流阻抗谱的方法解释了操作条件对电池性能影响的原因,同时应用薄膜旋转圆盘电极技术初步研究了氧还原反应在两种不同的反应界面(Pt/C-PBI/H3PO4和Pt/C-Nafion/H2SO4)的差别。     

溶胶-微波干燥法制备Nd_(0.6)Ca_(0.4)CoO_3及其电化学性能

研究用溶胶-微波干燥法制备钙钛矿型氧化物Nd0.6Ca0.4CoO3,通过XRD、TEM对制备的产物进行表征。结果表明,得到的产物为Nd0.6Ca0.4CoO3,平均粒径为65nm。以该氧化物为催化剂,酸处理的碳黑为载体,制备了用于碱性介质中氧还原反应的气体扩散电极,利用极化曲线(LSV)和交流阻抗(EIS)方法测试了其在碱性介质中(6mol/LKOH)对氧还原的催化性能。该催化剂在空气气氛下,电极电位在-0.2V(vs.Hg/HgO)时催化氧还原的电流密度达到160mA/cm2,有显著的氧还原催化效果。微波加热功率、微波加热时间对催化剂的催化氧还原性能有较大的影响。     

质子交换膜燃料电池中氢电极和氧电极性能的研究

采用三种活性碳和三种还原剂,通过化学还原得到Pt/C催化剂.将涂在碳布上的Pt/C催化剂在125℃下热压在Nafion膜上,制成氢电极和氧电极,用循环伏安和极化方法研究了Pt/C-Nafion膜电极的性能.结果表明,这种电极的性能主要与活性碳的种类有关,而制备催化剂的还原剂起着次要的作用.对质子交换膜燃料电池的电流-电压性能和放电行为进行了初步研究.     

PtCr/C-Nafion 膜氧电极的电催化活性

氧还原电催化剂的研究对聚合物电解质膜燃料电池技术的发展具有极其重要的意义。实验表明某些碳载铂的二元合金可以改善聚合物电解质膜燃料电池中氧还原的电催化性能。本工作的目的是考察ＰｔＣｒ／Ｃ作为氧电极催化剂的活性。采用松木碳为载体和水合肼为还原剂,通过化学还原沉积法制得Ｐｔ／Ｃ和ＰｔＣｒ／Ｃ催化剂。通过涂层和热压得到催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极。用电流－电位极化和恒电流放电法研究了催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极的性能。与Ｐｔ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极比较,ＰｔＣｒ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极对氧的电化学还原显示出高的活性。热处理催化剂的活性比未热处理的高。ＸＲＤ分析结果表明,热处理催化剂活性的提高看来主要是由晶格结构改变的结果引起的。     

质子交换膜燃料电池Pt/C催化剂的回收再利用

回收质子交换膜燃料电池(PEMFC)失效的Pt/C催化剂,通过高温灼烧得到贵金属Pt渣。Pt渣经适量王水溶解、煮沸、浓缩和再稀释制成H2PtCl6溶液。以H2PtCl6为Pt的前驱体,采用无机胶体法重新制备出PEMFC用Pt/C催化剂。透射电子显微镜测试结果表明,采用优化的工艺条件所制备的Pt/C催化剂平均粒径为2.6nm,且分散性好、粒度均匀。X射线衍射分析表明,催化剂中Pt(111)晶面的相对含量较高,其面间距较小,且催化剂的结晶度略有降低,这些结构特点对催化氧还原反应是有利的。循环伏安法测试表明所制备的Pt/C催化剂对氢和氧电极过程具有良好的电催化性能。     

膜电极性能的影响因素研究

文章以有机多孔膜为电极支撑体制备了亲水电极,用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)。考察了电极在全氟代磺酸离聚物(Nafion)的玻璃化温度处理、催化层中Nafion的含量、以及不同厚度的有机多孔膜等因素对电极性能的影响。测试结果表明亲水电极中Nafion分子的有序排列可以减小电极的极化,减小作为电极支撑体的有机多孔膜的厚度有利于电极性能的提高。采用70%Pt/C制备电极时,Nafion的最佳含量为25%,在1000mA/cm2的电流密度下,电池电压为0.615V。     

Effects of NOx and SO2 in cathode stream on the performance of PEMFC

Anegative effect of NOx,mainly NO2,onthe performance ofproton exchange membrane fuel cell(PEMFC)[1-3]was reported·The negative effects of NO2with concentrations ranging from4×10-5%(in volume,the same as follow)to 5×10-4%were re-ported to be reversible …     

Reactivity of methane in nonthermal plasma in the presence ofoxygen and inert gases at atmospheric pressure

Partial oxidation of methane to methanol and formaldehyde as liquid fuels with oxygen diluted with inert gases was investigated experimentally using the pulsed discharge plasma method under conditions of room temperature and atmospheric pressure. The experimental results indicated that ethylene (C₂H₄), ethane (C₂ H₆), methanol (CH₃OH), formaldehyde (HCHO), hydrogen (H₂), water (H₂O), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide (CO₂) were detected as products and, especially, methanol, formaldehyde, and carbon monoxide were the major products of the plasma chemical reactions. Particularly, it was found that the methanol and formaldehyde production has an optimum specific input energy (SIE: defined as the electrical applied energy per unit volume). The highest methanol and formaldehyde production ability and selectivity were achieved with a relatively low SEE of 360 J/L and concentration of Argon of 50 vol.%. Under this optimum condition, the maximum liquid fuel (methanol and formaldehyde) production ability of about 0.7 μmole/J, and selectivity of 64 mol%, were obtained     

质子交换膜燃料电池CCM膜电极

采用喷涂工艺制备了三合一(CCM,Catalyst Coated Membrane)型质子交换膜燃料电池膜电极,研究了分散剂、催化剂、质子交换膜对膜电极性能的影响.结果表明:CCM型膜电极的放电性能好于传统热压方法制备的膜电极;乙醇、异丙醇和乙二醇等水溶液分散剂对CCM膜电极中低电流密度区放电性能影响不大,而在高电流的浓差极化控制区乙二醇最佳,而乙醇最差;优化催化剂的Pt担量和阴极催化剂的用量能够显著提高膜电极的性能,而通过减小质子交换膜的厚度,降低膜的面电阻可以进一步提高膜电极的放电性能.     

反胶束法制备PEMFC电催化剂的研究

在采用反胶束法制备PEMFC用Pt/C电催化剂时,比较了3种不同类型的表面活性剂,其中由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)组成的反胶束能制备出较小的Pt粒径,分布均匀的Pt/C电催化剂。降低反胶束中H2PtCl6水溶液的浓度,能减小催化剂中Pt的粒径,Pt(111)晶面间距也缩小,电催化活性提高。由该方法制备的Pt/C电催化剂的电化学性能与JohnsonMatthey公司的催化剂性能相当。由于反胶束法操作简便,所得催化剂粒径均匀,在PEMFC电催化剂制备方面具有较好的应用前景。     

N,Sn掺杂的TiO_2对Pt/C电催化活性的影响

研究了N及Sn元素掺杂的TiO2(NTT)对Pt/C电催化活性的影响,并在全增湿及低增湿工况下,考察了NTT/Pt/C催化剂所构成的质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能。制备了N及Sn掺杂的TiO2,X射线光电子光谱法(XPS)、透射电子显微镜法(TEM)及X射线衍射光谱法(XRD)表征说明N及Sn元素已经掺入到TiO2中,其颗粒平均粒径为14.3nm,晶形为单一锐钛矿型。以不同比例混入Pt/C催化剂后,对NTT/Pt/C共混催化剂进行了循环伏安扫描和旋转圆盘电极测试,研究了其对Pt/C催化剂电化学活性面积及氧还原半波电位的影响;并在不同增湿条件下,在单电池中对NTT/Pt/C及Pt/C催化剂进行了测试。结果发现NTT不仅可以促进Pt/C催化剂活性,并且具有一定的保水能力,在低增湿工况下可以显著提升PEMFC的性能。