核壳结构Ni@Au/C用作DBFC阳极催化剂

采用连续两步化学还原法制备了Ni-Au摩尔比为1∶1的碳载核壳结构(Ni@Au/C)纳米粒子。通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对其结构进行表征,以循环伏安(CV)、计时电位(CP)、计时电流(CA)和电池测试技术对BH4-电化学氧化活性进行测试。结果表明,所制备的核壳结构纳米粒子直径在10nm左右,其电化学活性面积为815.7cm2/mg,约是实心纳米Au/C催化剂的5倍,且对BH4-电氧化反应显示出更好的催化活性。以Ni@Au/C为阳极催化剂,Pt网(1cm×1cm)为阴极组装的单电池在20℃时最大功率密度达到74mW/cm2。     

碳载Pt-Cr合金催化剂的制备及其性能比较

用铬作掺杂元素,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-Cr合金催化剂,采用热分析方法(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)技术测试了合金催化剂的晶体结构和表面形貌.结果表明,用VulcanXC-72作载体,N(Pt):N(Cr)为1:1,热处理温度为950 ℃,催化剂的电化学活性表面积最大,催化活性最好.在电解液为0.5 mol/dm3硫酸溶液和2 mol/dm3甲醇/硫酸溶液中用循环伏安法测试,自制的碳载Pt-Cr合金催化剂比商业Pt/C催化剂甲醇氧化活性低,因为Cr的存在,降低了Pf活性点旁三个相邻Pt存在的概率,从而降低了甲醇的氧化活性.     

直接甲醇燃料电池性能研究

研究了聚合物电解质膜直接甲醇燃料电池性能。 2 0 %Pt -10 %Ru/C和 2 0 %Pt/C分别作为甲醇氧化和氧还原催化剂。通过改变甲醇阳极催化层中Nafion与PTFE的含量研究了电池的电流 -电压特性。结果表明 ,催化层中Nafion含量的影响对电池性能至关重要 ,而PTFE的影响则较小。研究得出催化层中Nafion的最佳含量为 7%。通过在电极表面刷一层Nafion溶液 ,明显提高了电池性能。在低Pt载量条件下 ,即阳极Pt含量 0 .6mg/cm2 ,阴极Pt含量 1.1mg/cm2 ,阴极空气近大气压条件下 ,t =60℃ ,甲醇浓度 1mol/L时 ,单电池开路电压为 0 .6V左右 ,0 .4V时电流密度为 3 0mA/cm2 ,0 .2V时电流密度为 10 6mA/cm2 。甲醇阳极催化层表面的扫描电镜 (SEM )观察表明催化层中Nafion含量不同 ,电极结构不同。     

甲醇直接氧化催化剂及其电化学性能研究

采用还原法制备了甲醇电氧化催化剂 ,运用循环伏安法测定了不同温度下催化剂的活性和稳定性。利用XRD技术分析了催化剂的晶体结构 ,制作了DMFC单电池 ,测定催化剂电化学性能。结果表明 :随着温度升高 ,甲醇电氧化峰值电流增大 ,峰值电位正移。在 0 .1mol·L- 1 CH3OH/ 0 .1mol·L- 1 H2 SO4电解液中 ,玻碳电极上所涂布的Pt催化剂量为 0 .2mg/cm2 时 ,80℃时的甲醇电氧化峰值电流达到 132mA/cm2 ,而峰值电位相对于Hg/Hg2 SO4电极 (MSE)仅为+0 .66V ,经多次循环扫描达到稳态峰值电流后 ,峰值电位不产生正移。XRD分析表明 ,催化剂中的铂以Pt( 111)晶态存在。采用液体进样 ,甲醇浓度为 2 .5mol·L- 1 ,常压、工作温度为 80℃时 ,DMFC单电池开路电压为 0 .58V ,输出电压为 0 .4V时 ,单电池输出电流达 16mA/cm2 。     

运行条件对小型直接甲醇燃料电池性能影响

采用转压法制作4 cm2的膜电极,装配出小型直接甲醇燃料(DMFC)单体电池,对电池最佳运行条件进行实验研究.结果表明:电池经过70℃热水循环24 h后性能基本稳定,电池的性能受温度和甲醇浓度影响较大.23℃时.用1.5 mol/L甲醇溶液电池性能较好;在60℃时,用1.0 mol/L甲醇溶液电池性能较好;80℃时,在低电流密度区,用0.2mol/L的甲醇溶液电池性能较好,在高电流密度区,用0.5 mol/L的甲醇溶液电池性能较好.60℃工作温度下,电池运行所需要的最佳甲醇流速为1 mL/mIn.最佳氧气流量为250 mL/min.     

DMFC阳极催化剂PtRu/C的制备及表征

采用化学还原法制备了PtRu/C催化剂,XRD的表征分析结果表明:Pt粒子呈面心立方结构,催化剂平均粒径为4nm。并使用循环伏安法研究了PtRu/C催化剂(担载量0.056mg/cm2,PtRu的质量分数为20%,Pt/Ru原子比为1∶1)的电氧化性能。研究结果显示制备的催化剂对甲醇有高的电催化氧化性能:起始电位为0.2V(vs.SCE),其峰值电流密度为23.52mA/cm2,比质量活性为419mA/mg。研究还发现利用本方法制备的PtRu/C催化剂对于甲醇有较强的抗CO中毒能力和较高的电催化活性。     

直接甲醇燃料电池性能研究

以自制的PtRuMo/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂制备了膜电极,考察了单电池在常压下的性能,分析了影响电池性能的因素。研究结果显示以氧气为氧化剂在常压、室温工作,50mA/cm~2时,稳定输出电压0.237V;以空气为氧化剂时,在常压、室温工作,输出电流密度40mA/cm~2时稳定的输出比功率为8mW/cm~2。适宜的操作条件:甲醇浓度为2.5mol/L,甲醇流量为1.04mol/L,氧气流量范围60￣100SCCM,空气流量范围为125￣200SCCM。电池性能的初步分析显示,催化层中存在较高的质子传递电阻,使得电池在大电流放电时性能下降较快,限制了比功率的提高。     

以Pd-MoO_2/C为阳极催化剂的乙醇燃料电池

制备了Pd-MoO2/C作为乙醇阳极催化剂,循环伏安,计时电流测试结果表明该催化剂对乙醇氧化具有良好的活性和稳定性能。制备了以Pd-MoO2/C作催化剂的阳极,与空气电极组装了乙醇燃料电池,采用恒流放电法测试了电池的放电性能。组装了4个单电池组成的电池组,以该电池组负载一个2.5 V 0.3 A的灯泡,在常温下可稳定运行。向电池的阳极槽中添加乙醇,电池可持续放电。     

甲醇阳极催化剂制备及其单电池性能研究

以单壁碳钠米管(SWCNTs)为载体,采用液相化学还原法制备了PtRu/SWCNTs(20%Pt和10%Ru,质量分数)甲醇阳极催化剂.研究了反应温度对PtRu/SWCNTs催化剂结构的影响,并与商品催化剂PtRu/C(JM)进行了比较.分别用空气和氧气作阴极氧化剂,考察了PtRu/SWCNTs催化剂用量、Nafion含量和聚四氟乙烯(PTFE)含量对单电池性能的影响.结果表明,反应温度为60℃时,PtRu/SWCNTs催化剂具有较小的粒径和较大的比表面积.PtRu/SWCNTs用量和Nafion与PTFE含量分别为0.6 mg/cm2 Pt、7%和5%时,单电池具有最佳性能.在相同实验条件下,氧气作阴极氧化剂时单电池的电流密度约为空气的4.5倍.     

铝-过氧化氢燃料电池阴极的研究

采用在泡沫镍基底材料上电化学沉积银催化剂的方法,制备了铝-过氧化氢燃料电池阴极。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)以及电化学测试等方法对电极的微观结构和性能进行了研究。实验结果表明,以泡沫镍基底沉积银催化剂的电极提高了过氧化氢还原反应的催化活性,具有很好的综合电化学性能。电极极化电位为-1.0(Vvs.Ag/AgCl)时,阴极电流密度可达1300mA/cm2。在工作温度为45℃条件下,该方法制备的电催化阴极可使铝-过氧化氢电池最大比功率达到450mW/cm2。