阴离子交换膜燃料电池阳极催化剂的研究进展

阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)可使用非贵金属催化剂,且电极反应速率快。阳极催化剂的选择和制备对提高燃料氧化速率和燃料电池的电流密度及降低成本等有很大影响。本文从阴离子交换膜阳极催化剂的种类、制备方法,催化剂的载体等角度对阳极催化剂的研究现状进行分析。分析表明,在阳极催化剂中掺杂金属、金属氧化物或非金属氧化物,能充分发挥各元素的协同作用,从而提高催化剂的电催化性能;改进制备方法可以提高催化剂的比表面积,改变元素的分布。对催化剂载体进行改性以改善载体自身的孔径分布,提高比表面积和稳定性,或寻求导电性好、比表面积大、耐腐蚀的新载体材料(如SiC、Ti等),均可以提高催化剂的载量和催化剂在载体上的分散度等,从而提高阴离子交换膜燃料电池的性能。     

NiCo2S4@ACF异质电极材料的绿色制备及其超级电容性能研究

传统的NiCo₂S₄硫化过程需要高温加热, 耗能较大, 并且单纯的硫化物导电性差。本工作通过绿色环保的室温硫化法成功制备出以活性炭纤维(ACF)为核, NiCo₂S₄为壳的复合异质结电极材料(NiCo₂S₄@ACF)。NiCo₂S₄@ACF复合电极材料的层状结构, 有效增大了与电解液的接触面积, 改善了电子的传输路径, 使其具有更优良的电化学性能。当电流密度为1 A/g时, 其比电容值高达1541.6 F/g (678 μF/cm²)。另外, NiCo₂S₄@ACF和ACF分别作正负极组装成的非对称超级电容器(Asymmetric Supercapacitors, ASC)展现了良好的电化学性能: 能量密度高, 当功率密度为800 W/kg时, 能量密度高达49.38 Wh/kg; 循环性能稳定, 循环充放电2000圈后比电容仍能保持90.27%。研究表明, NiCo₂S₄@ACF复合电极材料是一种应用前景广阔的超级电容器电极材料。     

CO_2直接活化法制备PAN基活性炭纤维及其对苯系气体吸附性能的研究

以聚丙烯腈(PAN)预氧丝为原料,采用CO_2直接活化法,制备了PAN基活性炭纤维,并通过液压成型方式将PAN基活性炭纤维制成滤材。通过氮吸附、SEM和XPS对制得的PAN基活性炭纤维进行表征。利用自搭建的吸附性能测试系统,将PAN基滤材和以相同成型方法制成的粘胶基滤材进行苯、甲苯的吸附测试。结果表明,自制的PAN基活性炭纤维比表面积为860m2/g,总孔容积为0.361m3/g,最可几孔径为0.62nm,官能团为羟基、醚基、羧基、酯基和类吡啶基团。PAN基滤材单位表面积对苯和甲苯的饱和吸附量均大于粘胶基滤材,其吸附活性位比粘胶基滤材多,更适合用来吸附苯系污染物。     

活性炭纤维在防护领域的应用进展

对传统的防护材料进行了简要介绍,对新型防护材料活性炭纤维的加工方法,以及制成的产品特性、用途进行了阐述。活性炭纤维作为一种应用广泛的防护材料,倍受科研人员的关注。     

以KMnO4改性炭黑为载体Pd-Ni催化剂的制备和性能

以不同浓度的KMnO_4溶液预处理的炭黑为载体,通过沉淀共还原法合成了3种Pd_1Ni_1/AC_x(x=3、5、7)催化剂。采用XPS、ICP、XRD和TEM对催化剂进行了表征。结果表明:Pd_1Ni_1/AC_5的Pd负载量(质量分数,下同)最大(3.66%),Pd晶粒的平均粒径最小(4.71 nm),且均匀地分布在KMn O_4氧化处理后的碳载体上,活性位点较多;XRD显示,3种Pd_1Ni_1/AC_x催化剂中大部分的Ni均以无定形形式存在。电化学性能测试结果表明:3种催化剂均表现出比商业Pd/C更好的电化学稳定性和存活率;其中,Pd_1Ni_1/AC_5电化学活性表面积达62.21 m~2/g_(Pd),且乙醇催化氧化活性为1797.85 A/g_(Pd)。     

PVDF/PVA复合膜的制备与性能研究

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种良好的成膜材料,化学稳定性好,可用于直接醇类燃料电池,但是由于PVDF膜本身的疏水性,使PVDF膜水通量降低,从而限制了它在直接乙醇燃料电池的应用。通过在PVDF膜中加入亲水性较强且阻醇性较好的聚乙烯醇(PVA)对PVDF膜进行改性,制备出高性能的PVDF/PVA复合膜,以纯PVDF膜为参考,对复合膜的微观形貌、含水量、亲水性和乙醇渗透率等性能进行了考察。结果表明:随着浸泡时间的延长,PVA溶液能够很好地掺杂到PVDF结构中,含水量和亲水性得到了显著的提高,降低了乙醇渗透率,PVDF基阴离子交换膜的性能得到了提高。