稀土在直接甲醇燃料电池铂基催化剂中的应用及研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)以其高效、低污染的特点而备受关注。铂基电催化剂被认为是DMFC阳极的有效催化剂。但由于在甲醇氧化过程中铂的活性中心容易被产生的中间产物如CO等吸附和堵塞,导致催化活性降低,稳定性差,严重制约了直接甲醇燃料电池推广应用。稀土元素由于其4f轨道独特的电子结构和相应的镧系收缩效应,在铂基电催化剂中可有效提高铂催化剂的活性和耐久性。本文简要总结近年来稀土氧化物作为铂基电催化剂的助催化剂、碳材料掺杂改性剂和载体在甲醇氧化反应中的催化活性和抗CO中毒能力应用研究,以及铂-稀土金属(Pt-RE)纳米合金催化剂对DMFC长期运行稳定性的影响;并对稀土元素在铂基电催化剂中的应用发展提出了展望。     

质子交换膜燃料电池改性铂基催化剂研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其工作效率高、启动速度快、环境友好等优点而倍受青睐。所用催化剂中的核心组分(金属铂)的成本和催化性能是制约其实现商业化的关键因素之一。目前有关改性铂基催化剂应用于质子膜燃料电池的研究工作主要集中在2个方面：一是通过改性催化剂的结构降低铂用柎;二是改性载体材料制备活性组分高度分散的高性能催化剂。综述柚近年来质子膜交换燃料电池改性铂基催化剂的研究进展,并对PEMFC催化剂的发展做柚展望。     

用于氧还原反应的铂基催化剂研究进展

铂基催化剂是传统高效的质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极氧还原反应(ORR)催化剂,提高燃料电池性能的同时降低成本是研究重点。基于50余篇文献的分析,总结了铂基ORR催化剂基于性能的调控策略,包括调控粒径、组分和形貌,综述了铂基纳米粒子、单原子(SAC)、合金、高熵合金(HEA)、纳米线和纳米片催化剂的研究进展,探讨了铂基ORR催化剂研究存在的挑战,并对其未来发展进行了展望。     

金在低温燃料电池技术中的应用前景

金因其良好的物理化学性质和催化活性在低温燃料电池技术中具有很好的应用前景.本文就金在此方向的研究进展进行综述,包括:金催化剂选择氧化燃料电池氢燃料中的CO以及Pt-Au系电催化剂、Pd-Au系电催化剂、以金为主体的电催化剂的研究状况.同时简要介绍了低温燃料电池电催化剂的发展现状和金应用于电催化剂的基础.     

直接甲醇燃料电池阳极抗CO催化剂的研究进展

从二元和多元铂基合金电催化剂以及非贵金属催化剂等方面,综述了近年来直接甲醇燃料电池阳极抗CO电催化剂的研究工作.同时还探讨了甲醇的电催化反应机理,为进一步发展新型阳极电催化剂提供了新方向.     

车载燃料电池用铂基催化剂的研究进展

能源危机和环境污染是车载燃料电池发展的主要驱动力。电催化剂的性能和成本是制约其实现商业化的关键因素之一。目前,车载燃料电池用催化剂主要是铂(Pt)基催化剂,文章对质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池和甲酸燃料电池三种车载燃料电池用铂基催化剂的研究进行综述,并对其存在的问题进行了分析和讨论。     

面向多功能非贵金属电催化剂的构筑和微尺度解析

相对于贵金属电催化剂制作成本高、地球储量稀少、电化学稳定性低等缺点,制备廉价、能量转换效率高、使用寿命长、环境友好的非贵金属电催化剂是推动能源存储和转换技术快速发展的重要途径.根据电催化过程中电催化析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)、电催化析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)及氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)这三个重要反应类型,概述了水裂解和燃料电池的电化学反应机制,同时归纳了单功能电催化剂、双功能电催化剂、多功能电催化剂及其他电化学材料的设计与制备方法、相互关系和各自功能特点.借助先进的电子显微技术,如扫描电子显微镜、原子力扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能谱仪、电子能量损失谱仪等对其微观结构进行表征,重点对其表面形貌、结构、内部成分、元素分布等相关信息进行解析.从提供更丰富的缺陷空位、潜在活性位点、优化界面相互作用、增大电化学比表面积、形成协同效应等方面,分析其在降低成本的同时,提高电催化剂的电导率、增强稳定性的相关机理,以期为非贵金属电催化剂的研究和推广应用提供新策略.     

电沉积制备PdxCoy/rGO纳米复合催化剂及其对甲酸电催化性能研究

摘 要: 利用电沉积法在石墨烯（rGO）表面制备了具有不同钯（Pd）钴（Co）比的PdCo纳米复合催化剂。采用场发射扫描电镜、X-射线能谱和傅里叶红外等方法对所制备的不同比例催化剂进行了表征。结果表明,所制备电催化剂中金属元素的比例接近于前驱体溶液中金属离子浓度之比;二元复合催化剂的粒径较小,且颗粒粒径分布均匀;在0.5 M硫酸电解液中研究了催化剂对甲酸的电催化性能,发现在所有催化剂中,Pd1Co3/rGO具有最大的电化学活性面积,对甲酸氧化具有最高的活性和最好的稳定性。证明采用电沉积法制备的Pd1Co3/rGO纳米复合催化剂在直接甲酸燃料电池中具有潜在的应用价值。     

直接甲酸燃料电池阳极催化剂的研究

为了改善铂基催化剂氧化甲酸的活性,制备磷钼酸和钼酸钠修饰铂电极,并利用循环伏安曲线评价它们对甲酸氧化的电催化活性。结果表明:磷钼酸与钼酸钠修饰铂电极均可提高铂基电极氧化甲酸的催化活性。此外,NiSO4可以提高甲酸在磷钼酸修饰铂电极上的电催化氧化活性。     

La1-xSrxMnO3的制备及其电催化性能

为了改善空气扩散电极的电催化性能,提高锌空气电池的放电电流,采用溶胶-凝胶法制备了分子式为La1-xSrxMnO3的锌空气电池用电催化剂.通过X射线衍射(XRD)、稳态电流-电压极化曲线等方法研究了La1-xSrxMnO3催化剂的结构与电催化性能,并将其作为锌空气电池催化剂装配成AA型锌空气电池进行恒流放电测试.研究结果表明,当分子式中的x=0.3、热处理温度为700℃时,所合成催化剂La0.7Sr0.3MnO3具有最优的电催化活性;XRD的分析证实,该催化剂的结构为完美的钙钛矿型晶体结构;分别以La0.7Sr0.3MnO3和LaMnO3为催化剂的AA型锌空气电池的放电容量分别为4800mAh和4200mAh,前者比后者的放电比能量有显著的提高.该催化剂的研制成功将有助于加快锌空气电池的实用化进程.     

碳材料的掺杂改性及其用于燃料电池催化剂的研究

开发掺杂改性的碳材料用作燃料电池的非贵金属氧还原催化剂已成为燃料电池领域的重要研究课题,相关研究对于降低燃料电池成本、促进燃料电池的商业化具有十分重要的意义。大量研究工作表明,对碳材料进行掺杂改性可以实现其形貌、微观结构、组成及其他表面物理化学性质的优化,从而得到具有较高催化活性、选择性和稳定性的氧还原催化剂。人们在这类催化剂的制备方法、性能优化和催化机理等方面进行了大量研究工作。综述了对碳纳米管、石墨烯、介孔碳、大孔碳、碳微球等碳材料进行掺杂改性的最新进展。并基于目前的研究结果,展望了掺杂碳材料作为燃料电池非贵金属氧还原催化剂的应用前景和未来的发展趋势。     

中科大研制出新型氢氧燃料电池阴极催化剂

燃料电池是一种化学电池,它利用物质发生化学反应时释出的能量,直接将其变换为电能。当前,电池阴极氧还原反应的铂基催化剂活性和稳定性较低,制约了电池输出功率和充放电循环次数,从而增加了整个燃料电池的成本。因此,高活性、高稳定性的阴极催化剂制备,成为氢氧燃料电池研究的热点与难点。     

纳米级金刚石的结构、性能与应用

纳米材料是纳米技术的重要组成部分,是新世纪里国际前沿的重大研究课题。近年来,我国对纳米金刚石的爆轰合成技术及其物性研究,形成机制和应用展开了实验研究,并取得初步成果。本文对纳米材料的通性,以及纳米金刚石的结构、性质与应用进行阐述。通过测试与应用研究,揭示了纳米金刚石具有金刚石和纳米材料的双重优异特性的因由和它在高效磨合、复合镀层、橡胶增强、生物抗体、研磨、抛光等应用时所显现出的优越性,提出,在取得     

PEMFC用Pt-Co/C催化剂的制备及性能

用液相沉积-高温合金化法制备了铂基合金催化剂,EDS、XRD的研究结果表明催化剂具有面心立方的结构,粒度小、分散性好,同时元素Co的加入使催化剂的Pt-Pt间距缩小。该催化剂的质子交换膜燃料电池伏安曲线表明,Pt-Co／C催化剂的性能优越,具有比纯铂更强的电催化能力,文中讨论了Co对催化剂活性的强化作用。     

有机小分子在修饰铂电极上的电化学氧化

为了改善铂基催化剂氧化有机小分子的活性,制备了硅钨酸修饰铂电极,并利用循环伏安曲线评价其对有机小分子氧化的电催化活性。结果表明:硅钨酸修饰铂电极可以提高铂基电极氧化有机小分子的催化活性。     

丙烷脱氢制丙烯中铂基催化剂研究进展

在丙烷脱氢制丙烯反应中,铂基催化剂具有高活性、选择性、稳定性等优点,在工业生产丙烯中广泛运用。对丙烷脱氢制丙烯中铂基催化剂研究进展进行了综述,介绍了铂基催化剂催化丙烷脱氢的反应机理和热力学特征,评述了载体调变、助剂选择以及制备方法对催化性能影响的相关研究,介绍了催化剂失活的机理。提出寻找可提高选择性的助剂、选择可锚定活性位点的载体以及研究催化机理的方向。     

乙醇在修饰铂电极上的电化学氧化

为了改善铂基催化剂氧化乙醇的活性,制备磷钼酸修饰铂电极,并利用循环伏安曲线评价其对乙醇氧化的电催化活性及抗CO毒化作用。结果表明：磷钼酸修饰铂电极可以提高铂基电极氧化乙醇的催化活性以及抗CO毒化作用     

一步微波有机溶胶法制备燃料电池Pt/C电催化剂

采用一步微波有机溶胶法制备了系列20%Pt/C燃料电池催化剂。考察了不同硝酸浓度氧化处理碳粉的表面、微波反应时间以及还原剂乙二醇(EG)的用量等因素对催化剂电催化活性的影响。实验发现:无论是阳极还是阴极反应,处理碳粉时硝酸浓度为40%、微波反应时间70 s时制备的催化剂活性最好;然而,阳极甲醇氧化时制备催化剂EG用量较少、活性高,阴极氧还原时EG用量较多反而有利。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安法(CV)等方法对催化剂进行测试。结果表明,不同考察因素对于活性组分的结构、晶型及粒径没有太大影响,但对电化学活性比表面积和电催化活性有显著影响。     

直接甲醇燃料电池关键材料的表面改性及其研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)由于结构简单、能量密度大、无污染等优点,已经成为近年来国内外研究的热点之一。简要介绍了直接甲醇燃料电池的原理,重点概述了阳极催化剂和电解质膜这两个决定电池性能的关键材料的表面改性及其研究进展。介绍了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂催化活性的各种改性技术,如通过离子溅射法、分子束法等传统物理方法对电极表面进行修饰,在电极材料中掺杂对甲醇催化活性较好的纳米材料等。此外,还介绍了基于降低甲醇渗透率的Nafion膜改进技术,如通过等离子蚀刻法等物理手段对膜表面进行改性,掺杂阻醇性能较好的无机化合物等。并介绍了几种具有应用前景的新型替代膜,如接枝膜、共混膜等。最后对直接甲醇燃料电池的发展应用进行了展望。     

AB5型储氢合金作KBH_4燃料电池阳极材料的研究

采用AB5型MwNi3.5Co0.75Mn0.4Al0.3储氢合金作为KBH4碱性燃料电池的阳极材料来代替传统的贵金属催化剂.为提高合金的电催化性能,研究了合金球磨、表面还原包覆改性条件对电催化性能的影响.结果表明:经过氩气球磨改性处理和表面还原包覆铜处理的合金,与铸态合金相比,在大电流范围下的电催化性能有明显改善,并对优化之后的合金阳极进行恒流放电测试,表现出良好的性能.