石墨烯基乙醇电氧化催化剂的研究概况

阳极催化剂活性低是阻碍直接乙醇燃料电池(DEFC)商业化的主要障碍之一。针对石墨烯的特点和乙醇电氧化过程中的问题,综述石墨烯基乙醇电氧化催化剂的研究概况。主要介绍DEFC阳极乙醇的电氧化机理;探寻降低Pt基催化剂成本及防止催化剂中毒的方法;寻找性能较好的乙醇电氧化非Pt基催化剂;总结增加石墨烯载体与催化剂结合力的方法。对石墨烯基乙醇电氧化催化剂的发展进行展望。     

直接乙醇燃料电池的研究现状及前景

以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)已日趋成熟,直接甲醇燃料电池(DMFC)的研究比较活跃,鉴于氢存储较难且甲醇有毒,人们试图开发采用来源丰富、毒性低、可再生的燃料如乙醇的燃料电池。综述了乙醇在Pt上氧化的电催化机理,直接乙醇燃料电池(DEFC)的阳极电催化剂,电解质膜及其改性,电池性能及其影响因素,并对分别采用纯氢、甲醇和乙醇作为燃料的PEMFC、DMFC和DEFC三种燃料电池进行了对比,阳极电催化剂和电解质膜的研究改进是今后DEFC的工作重点。     

异形直接乙醇燃料电池电极及其支撑体的研究

介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)独特的优点以及广阔的发展前景,分析了目前平板式DEFC的优缺点以及异形结构对改进DEFC性能的重要作用,讨论了异形DEFC电极的关键问题,探讨了电极材料以及其制备工艺,指出了DEFC研究和发展的重要方向。     

醇类燃料电池电催化剂的研究进展

综述了目前醇类(以直接甲醇燃料电池为主)质子交换膜燃料电池贵金属和非贵金属两类电催化剂以及催化剂载体的最新研究进展;指出了电催化剂研究的方向和面临的问题;同时介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)电催化剂的初步研究概况。     

旋转弧等离子体重整乙醇制氢的氧碳比研究

为了优化旋转弧等离子体部分氧化重整乙醇制氢的操作条件,通过模拟和实验研究氧碳比(O/C)对乙醇转化率、乙醇能量转化率、氢气选择性、氢气收率和干基氢气摩尔分数的影响。实验结果表明,乙醇流量为40 m L/min且O/C=0.6时,乙醇转化率最高,约100%;当O/C=1.0时,氢气选择性和收率最高,分别为81.3%和33.5%。等离子体重整副产物较多,当乙醇转化率最高时,氢气选择性和收率不一定最高。在氧碳比为0.5和0.6时,乙醇转化率的热力学模拟结果与实验结果比较接近。热力学模拟为后续旋转弧等离子体重整优化提供了热力学极限的指导。     

壳聚糖对Pd/C乙醇氧化性能的影响

以壳聚糖(Chitosan)修饰的炭黑为载体,用微波辅助法制备Pd/C-Chit电催化剂,考察了壳聚糖的引入对Pd在炭黑上的分散效果及电催化性能的影响。壳聚糖的引入改善了Pd粒子的分散性,乙醇氧化反应的电流密度从143 mA/cm2提高到155 mA/cm2,乙醇氧化的起始电位从-0.481 V负移到-0.515 V,动力学性能得到改进。     

Pt-Ru-W/C催化剂对乙醇电催化氧化研究

为了提高直接乙醇燃料电池阳极催化剂的催化活性,降低贵金属载量,采用热还原法制备了Pt-Ru-W/C催化剂,比较了Pt-Ru-W/C和相同前驱体用化学还原法制备的Pt-Ru/C催化剂对乙醇的电催化氧化行为;在0.5 mol/L乙醇和0.5 mol/L硫酸混合溶液中考核了上述催化剂对乙醇电催化氧化活性;通过X射线衍射光谱法(XRD)技术对催化剂的晶体结构进行了分析;结果表明:两种催化剂都具有Pt的面心立方晶格结构,晶格参数都小于Pt/C催化剂;计算表明Pt-Ru-W/C粒径较小,为6.5 nm左右;Pt-Ru-W/C电化学活性比表面积小于Pt-Ru/C催化剂,但由于W的助催化作用使Pt-Ru-W/C对乙醇的电催化活性和抗乙醇中间产物毒化的能力高于Pt-Ru/C催化剂.     

SrFeO3阳极催化剂对乙醇电催化氧化性能研究

用溶胶凝胶法制备了钙钛矿型氧化物SrFeO3,热重分析(DTA-TG)和X射线衍射(XRD)分别对制备过程和产物进行分析和表征.用循环伏安、计时电流、交流阻抗(EIS)方法测试了所得产物对常温下碱性介质中乙醇电化学氧化的催化性能.循环伏安曲线、计时电流和交流阻抗结果表明,在乙醇溶液中,阳极电流密度大于氢氧化钾溶液中的阳极电流密度,并且随着电极中乙醇浓度的增加,电流密度也增加,在乙醇溶液中,SrFeO3电极的电荷迁移阻抗明显降低,表明SrFeO3对乙醇电化学氧化有催化作用.可以此为基础,研究开发应用于直接乙醇燃料电池阳极的非贵金属催化材料.     

钯镍/碳纳米管复合物对乙醇氧化的电活性

采用电沉积法,在Ti电极以及多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰的Ti电极(MWCNT/Ti)上电沉积Pd和PdNi纳米颗粒,制备PdNi/MWCNT/Ti、Pd/MWCNT/Ti和PdNi/Ti复合催化剂.扫描电子显微镜(SEM)显示,MWCNT负载的纳米颗粒有较好的分散程度.循环伏安(CV)结果表明,PdNi/MWCNT/Fi电极上乙醇阳极氧化峰电流密度(23.44 mA/cm2)大大高于PdNi/Ti、Pd/MWCNT/Ti电极,其交换电流密度为23.86× 10-7 A/cm2,是Pd/MWCNT/Ii(0.65×10-7 A/cm2)催化剂的37倍.经过3 600s恒电位电解,在PdNi/MWCNT/Ti电极上乙醇氧化的电流密度是在Pd/MWCNT/Ti电极上的2倍,说明PdNi/MWCNT/Ti对乙醇氧化具有较稳定的电催化活性.交流阻抗(EIS)测试表明,PdNi/MWCNT/Ti电极在碱性溶液中对乙醇氧化具有较低的电荷传递电阻.实验结果表明适量镍的掺杂不但增强了催化剂对乙醇催化氧化的活性,而且提高了催化剂的稳定性.通过PdNi/MWCNT与PdNi对乙醇的电化学氧化的催化活性的比较,也说明MWCNT是一类很好的催化剂载体.     

直接甲醇燃料电池阻醇膜电极的研究

采用化学镀方法成功制备了Pd/Nafion复合膜.用极限电流、循环伏安和阳极极化等方法对低温、高浓度进料条件下Pd/Nafion复合膜直接甲醇燃料电池(DMFC)进行研究.结果表明,Pd膜对甲醇电氧化无明显催化作用;在高浓度时抑制甲醇渗透效果明显,30 ℃时,5 mol/L甲醇的渗透极限电流密度从267 mA/cm2降低为170 mA/cm2;低温时,甲醇氧化表观反应级数不为0.     

乙醇对电化学浸渍的影响

乙醇-水溶液二元体系电化学浸渍具有很高的实用价值。为探讨乙醇的加入对电化学浸渍的影响,以水溶液电化学浸渍条件为基础,研究了乙醇的加入对混合溶液中pH值和氢氧化镍沉积速度的影响。研究表明,浸渍液中的乙醇通过促进Ni2 的水解,使浸渍液的pH值维持在一个稳定的范围;同时乙醇的存在减小了氢氧化镍的溶度积,加快了阴极的沉积反应速度。以此为基础得到了乙醇-水溶液二元体系电化学浸渍的操作条件。     

燃料电池的氢源技术--乙醇重整制氢研究进展

对燃料电池的氢源技术之一--乙醇重整制氢的相关研究进行了综述.首先,对乙醇重整制氢在燃料电池氢源中所处的地位和占有的优势进行了分析,总结了乙醇重整制氢的反应机理,系统地归纳了国内外对乙醇重整制氢催化剂、乙醇氢分离膜及相关材料的研究进展,并对目前两种乙醇重整质子交换膜燃料电池系统的研究进行了对比分析.同时,对乙醇重整燃料电池系统存在的问题进行了初步探讨,展望了乙醇燃料电池的发展前景.     

甲醇重整制氢系统的数值模拟与分析

利用化工流程模拟软件AspenPlus[1]建立了甲醇重整制氢系统模型,并通过自行设计的实验系统进行了验证。结果表明,该模型能够较准确地预测重整系统出口状态下的氢气体积含量,并且可用于分析操作参数对重整制氢系统性能的影响。另外,基于能量守恒原理,对系统的经济性进行了分析。研究结论可用于指导甲醇重整制氢系统重整方式的选择,工作参数选择及优化设计。     

Pt-Fe_3O_4/C复合材料的合成及对乙醇的电催化性能

以氯化铁和硫酸亚铁为原料,采用水热法合成了四氧化三铁纳米微粒。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得产物进行表征,所得产物为均匀分布的纳米颗粒,平均粒径为40~50 nm。电沉积Pt获得了Pt-Fe3O4/C,利用循环伏安法探索了不同Pt含量的复合材料对乙醇的电催化性能。结果表明,沉积40次时Pt-Fe3O4/C的电催化性能最佳。     

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。     

甲醇乙醇在碳微球负载钯上的电化学氧化

用水热法分解蔗糖制备出表层富含羟基功能基团的碳微球,再利用羟基把Pd离子固定在碳微球表面,然后使用化学还原方法,使Pd纳米颗粒还原后附着在碳微球上.用循环伏安和计时电流法研究了碳载Pd对甲醇和乙醇在碱性溶液中的电化学氧化活性,结果显示,乙醇于碱性溶液中在碳载Pd上其催化活性好于甲醇,同时碳微球负载的催化剂的催化活性也远远好于碳粉负载的催化剂.     

中空结构纳米PtNi催化剂对乙醇电氧化性能研究

以H_2PtCl_6·6 H_2O和Ni C_4H_6O_4·4 H_2O为金属前驱体,XC-72R作为载体,Na_3C_6H_5O_7作为络合剂,KBH_4作为还原剂,采用两步浸渍还原法合成具有中空结构的Pt Ni/C纳米催化剂。使用透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射法(XRD)、能量散射X射线谱(EDX)和X射线光电子谱法(XPS)对其进行物理表征,循环伏安曲线(CV)和计时电流曲线对其在酸性乙醇中进行催化氧化性能测试,结果显示Pt Ni纳米粒子具有中空结构,其对酸性乙醇的催化氧化能力及稳定性较一步浸渍还原法合成的纳米催化剂都有所提高。     

花状微球NiO/La2O3催化剂上乙醇水蒸气重整制氢测试

用水热法制备微米尺寸La2O3花状微球粉体,并通过浸渍/热分解法在该粉体上载入纳米尺寸的NiO,制得催化剂NiO/La2O3.利用XRD、SEM、BET对催化剂的结构进行了表征.采用石英砂混和催化剂,组装固定床反应器对催化剂的性能进行测试.装载0.7～1.0g催化剂,液体处理量0.05 mL/min.结果表明,该方法合成的NiO/La2O3催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应表现出较高的活性和高的H2产率,同时该催化剂使用寿命达到1 000h,反复起动重复测试13次后,表现出了高稳定性和循环启动性.