质子交换膜燃料电池的氧电极

采用三种还原剂 ,通过化学还原沉积得到Pt/C催化剂 ,其中甲酸钠还原得到的催化剂制成的电极性能最好。为降低铂用量 ,采用Pt Pd/C混合催化剂代替Pt/C催化剂 ,通过对不同Pd含量催化剂及其电极性能的研究 ,确定了最佳配比为Pd占贵金属总含量 6 5 %。近年来Pt/C Nafion电极性能有很大提高 ,Nafion加入后堵塞了一部分气孔 ,阻碍气体传质 ,在催化剂合膏时加入一定量的无水Na2 SO4 ,电极成型后再发孔 ,Na2 SO4 被溶解掉 ,留下大量孔隙 ,透气性增加 ,在一定程度上解决了传质问题。     

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.     

质子交换膜燃料电池的研究进展

介绍了质子交换膜燃料电池的核心组成与工作原理，对燃料电池的膜材料和电催化剂、膜电极技术的发展现状以及对膜电极的制作工艺和结构优化进行了评述和分析，指出了目前质子交换膜燃料电池研究存在的问题及发展趋势。     

Nafion 浸渍的 PEMFC 氧电极性能研究

研究了气体扩散层对聚合物电解质膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）膜电极性能的影响,并比较了Ｎａｆｉｏｎ浸渍和ＰＴＦＥ粘接两种电极制备工艺,分析了采用Ｎａｆｉｏｎ溶液浸渍氧电极后性能提高的原因。实验发现：气体扩散层影响膜电极性能,采用低电阻值的碳纸有利于膜电极性能的提高;采用Ｎａｆｉｏｎ溶液浸渍ＰＴＦＥ粘接的电极显著提高了电极性能,这归因于氧还原反应三维反应区的扩展。     

碱性燃料电池氧电极的研究——Ni,Bi,Hg 对 Ag/C 催化剂活性的影响

报道了一种新的碱性燃料电池氧电极的非贵金属催化剂。这种用化学还原法制备的Ａｇ－Ｎｉ－Ｂｉ－Ｈｇ／Ｃ催化剂对氧的阴极还原具有较高的活性。助催化剂Ｎｉ,Ｂｉ,Ｈｇ可以显著提高Ａｇ／Ｃ催化剂的活性,ＸＲＤ证实,助催化剂的加入使银的结晶趋于非晶态化,减小了银结晶的尺寸。经过５２００ｈ的寿命考察,催化剂活性没有明显的改变。     

碱性燃料电池氧电极的研究——制备条件对 Ag-Ni-Bi-Hg/C 催化剂活性的影响

我们的研究表明，Ａｇ－Ｎｉ－Ｂｉ－Ｈｇ／Ｃ催化剂对碱性燃料电池中氧的阴极还原具有较高的活性。本文对上述催化剂的制备条件进行了研究。结果表明，还原剂的选择和搅拌强度对催化剂的活性有明显影响，与硼氢化钾和葡萄糖相比，甲醛是一种优良的制备银催化剂的还原剂；ＸＲＤ（Ｘ射线衍射分析）和ＳＥＭ（扫描电镜分析）证实提高搅拌强度可以使银的结晶趋于无定型化，并使银结晶粒度减小。用此化学还原法制得的催化剂其性能具有良好的重现性。     

PTFE粘结的PEMFC氧电极性能研究

本文研究了PEMFC中氧电极催化剂层内PTFE含量和铂载量对电池性能的影响,并运用TEM和XRD分析了运行一段时间后电池性能衰减的原因。试验发现:1)PTFE含量为30w％时电池性能较好;2)铂载量增加,电池性能改善,但催化剂层过厚会引起传质问题。电池运行后性能略有衰减可能由两个因素引起:1)铂晶粒变大2)氧电极催化剂层防水特性发生变化。     

一体式可再生燃料电池膜电极和流场研究

一体式可再生燃料电池(URFC)对质量限制场合有着十分重要意义.膜电极(MEA)和流场构型是影响URFC性能的主要因素,为此研究了氧电极中Pt和Ir催化剂比例和两种流场构型,以及电池工作温度.通过电池双模式循环工作效率来评价膜电极和流场对一体式可再生燃料电池性能的影响.结果表明:最佳催化剂比例是:Pt与Ir质量比3∶1...     

质子交换膜燃料电池电催化剂研究及膜电极制备技术

阻碍质子交换膜燃料电池商业化的关键问题之一是其电催化剂昂贵。文中对质子交换膜燃料电池中铂系电催化剂、非铂系电催化剂研究情况进行评述。影响催化活性的基本因素是电催化剂的颗粒尺寸及其表面功能群。将不同组分混合形成的共生材料的催化活性要比单一材料的活性高。膜电极结构和性能与膜电极制备技术密切相关。分析结果表明,在质子交换膜燃料电池商业化进程中,不仅要开发纳米级、低成本的电催化剂,更应提高电催化剂利用率。电催化剂利用率与贵金属催化剂的颗粒尺寸和分散度及膜电极制备工艺技术有关     

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.     

Ir-Ru/C催化剂对氧还原的电催化性能

用四氢呋喃(THF)络合还原法制备了直接甲醇燃料电池(DMFC)阴极用Ir-Ru/C催化剂,研究了n(Ir)∶n(Ru)对Ir-Ru/C催化剂对氧还原的电催化活性和抗甲醇能力的影响.当n(Ir)∶n(Ru)= 3∶1时,Ir-Ru/C催化剂具有很好的抗甲醇能力,对氧还原的电催化活性好于n(Ir)∶n(Ru)=1∶1和2...     

溶剂分子与Nafion膜、SiO2/Nafion复合膜的相互作用

用溶胶-凝胶法把SiO2复合到Nafion膜的亲水相中,研究了甲醇、乙醇和水在Nafion膜及SiO2/Nafion复合膜中的溶解情况。衰减全反射(ATR)FT-IR、XRD分析结果显示:甲醇、乙醇分子容易渗透到Nafion膜的疏水区,引起渗透,导致膜的溶胀;水分子容易与Nafion膜的亲水区相互作用,与疏水区的相互作用不明显。SiO2/Nafion复合膜在醇、水中具有与Nafion膜相似的性质,但具有阻醇作用和良好的吸水、保水功能。加入15%的SiO2有助于降低Nafion膜的渗透问题。     

非负载Pt纳米颗粒催化剂的电催化氧还原性能研究

制备了一种非负载型Pt催化剂,对其研磨并用氢气进一步还原处理。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了催化剂形貌,利用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)方法测试电催化性能。SEM结果表明,Pt黑容易聚集在一起形成较大颗粒的二次粒子。TEM结果表明,催化剂结构多样,平均粒径较小。研磨或含氢气体处理后样品发生严重团聚。电化学测试结果表明,催化剂的起始还原电位高于商业催化剂,具有较高的氧还原活性。各种表征测试结果表明改善分散性是提高该催化剂性能的关键因素。     

Nafion/SiO2/PTFE复合膜的制备及性能

采用Nafion/SiO2溶液和多孔PTFE薄膜为原料,制备了Nafion/SiO2/PTFE复合膜.SEM图片表明:复合膜具有良好的树脂填充度;FTIR测试表明:SiO2被引入到复合膜中,没有影响膜的本体结构;TG-DTA测试表明:复合膜具有良好的保水性能.充放电测试表明:由于SiO2的保水作用,复合膜在高电流密度时(＞0.4 A/cm2)具有更好的输出能力.     

Pt/C催化剂的分散和表征

利用对Pt/C催化剂分散体系的Zeta电位测定,研究了催化剂在不同溶剂中的分散效果。研究结果说明团聚的Pt/C催化剂在溶剂中分散与溶剂的性质有关,研究所用的溶剂中异丙醇对Pt/C催化剂的分散性最好,经过分散处理后催化剂的颗粒最小。实验结果还发现催化剂的分散效果与溶剂的粘度成反比关系,即粘度越大分散效果越好。     

质子交换膜燃料电池Pt-Fe/C催化剂合成及性能

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合成了碳载Pt-Fe合金电极催化剂。研究了三种碳载体(Vulcan XC-72、乙炔黑、松木炭)对催化剂合成的影响。采用TEM(透射电镜)、SEM(扫描电镜)技术对合金催化剂的物理性质进行了测试。结果表明,获得的Pt-Fe/C催化剂中合金催化剂在Vulcan XC-72碳载体中分布均匀,粒度约5 nm。通过单电池放电实验,研究了不同的载体、铂/铁原子比、热处理温度等对电池放电性能的影响,实验表明,在本实验条件下,用Vulcan XC-72作载体、Pt/Fe原子比为1∶1、热处理温度900 ℃时,电极催化性能较好。但电极稳定性实验发现,Pt-Fe合金催化剂电极在大电流下放电时,电极的稳定性不能达到满意效果,这方面的工作还有待进一步研究。     

Nafion膜厚度对质子交换膜燃料电池性能的影响

采用不同厚度Nafion膜 (Nafion 117,115 ,1135 ,112和 10 1)组装质子交换膜燃料电池 (PEMFC) ,通过测试电池极化曲线 (U/I) ,研究Nafion膜厚度对PEMFC工作性能、氧气还原反应的电极动力学参数和电池内阻的影响 ,通过线性回归分析不同厚度Nafion膜组装PEMFC的内阻计算了Nafion膜材料的电导率。实验结果表明 :( 1)降低电解质膜的厚度将会降低电池的内阻 ,从而有利于提高PEMFC的工作性能 ;( 2 )随着膜厚度的降低 ,U0 值有降低的趋势 ,Tafel斜率b值变化不明显 ;( 3)厚膜组装电池的极化曲线在低电流密度时就偏离了线性 ,其主要原因是质子传质极化引起的 ;( 4 ) 80℃时Nafion膜材料的电导率约为 0 .0 77Ω-1·cm-1。     

不同反应体系制备的Pt-Co/C催化剂的催化还原性能

用微波法在三种不同反应体系:蒸馏水、异丙醇、乙二醇中,制备三种Pt-Co/C催化剂,运用循环伏安和线性扫描的方法,测试了不同反应体系中制备的Pt-Co/C催化剂在H_2SO_4和HClO_4溶液中,有、无CH_3OH时,对O_2的电催化还原情况,并考察了不同反应体系制备的三种催化剂抗甲醇性能。由实验结果可知,三种不同反应体系制备的Pt-Co/C催化剂中,在乙二醇反应体系中制备的Pt-Co/C(3)催化剂对O_2电催化还原性能最好,同时具有较好的抗甲醇能力。