微乳液法制备PEMFC用Pt/C电催化剂

质子交换膜燃料电池(PEMFC)目前大多仍采用Pt/C作为电催化剂,对微乳液法制备Pt/C电催化剂的特点、反应方式、影响因素、研究实例及应用前景进行了综述.     

质子交换膜燃料电池的研究开发及应用新进展

介绍了国内外研究质子交换膜燃料电池的整体现状及水平 ,从电催化剂、膜电极及其制备工艺、质子交换膜以及双极板等几个方面 ,综述了质子交换膜燃料电池在材料及部件方面取得的成绩及研究现状 ,概述了质子交换膜燃料电池目前在电动车、船舶、移动电源等方面的应用情况。提出了我国质子交换膜燃料电池的发展方向     

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.     

Pt-Nafion/CNTs的合成与表征

合成了Nafion修饰的Pt颗粒,平均粒径约为3 nm,将这种Pt颗粒沉积到纳米碳管(CNTs)表面,作为质子交换膜燃料电池催化剂.在Pt载量为0.1 mg/cm2时,使用Pt-Nafiorn/CNTs为催化剂的单电池的输出功率达2.8 W/mg.     

铂基/石墨烯催化剂在燃料电池中的应用

综述了石墨烯负载不同形貌铂(Pt)基催化剂(如球形、核壳结构、空心球、花状和立方体形)的制备及在质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池及直接乙醇燃料电池等低温燃料电池中的应用进展,并对相关研究的发展进行展望。     

PEMFC用Pt/C催化剂耐久性的研究进展

总结了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt/C催化剂在长时间运行过程中性能衰减的主要原因及近年来提高Pt催化剂稳定性的方法.性能衰减的主要原因有:Pt在碳载体上的迁移、团聚;Pt纳米粒子的溶解再沉积;Pt中毒及碳载体的腐蚀.选用更稳定的载体和Pt合金化是提高稳定性研究的重点,通过对Pt进行封装也可提高Pt/C催化剂的稳定性.     

质子交换膜燃料电池新型抗CO阳极结构

质子交换膜燃料电池(PEMFC)广泛采用重整气为燃料,其存在的主要问题是重整气中含有一定浓度的CO(5×10-5～10-2),CO在Pt表面具有强烈的吸附作用,使电催化剂"中毒".通过对提高质子交换膜燃料电池抗CO问题进行研究,在阳极扩散层流场侧担载催化剂(Pt、PtRu)的方法对电极进行修饰,在注入较少量氧化剂(体积百分比为2%的空气)的条件下使电池抗CO性能显著增强,且可以避免电极局部温度过高及可能带来的安全性问题.     

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     

PEMFC用Pt/CNTs电催化剂研究进展

采用碳纳米管(CNTs)取代导电碳黑合成质子交换膜燃料电池(PEMFC)用电催化剂是近几年来一个新的研究方向。本文从载体的比表面和电化学稳定性两方面对Pt/CNTs催化剂的优势进行了分析,结合现有的研究进展对Pt/CNTs和传统的Pt/C催化剂进行了性能比较,认为Pt/CNTs催化剂是有可能取代传统的Pt/C催化剂、使燃料电池突破价格瓶颈的关键技术之一。同时详细介绍了Pt/CNTs的合成方法与影响因素,并对其需要改进的部分进行了展望。     

胶体法制备PEMFC催化剂的评述

胶体法可有效地控制催化剂颗粒的粒径,是制备高Pt负载量催化剂的有效方法.对近几年胶体法制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)催化剂的状况进行了评述.按稳定胶体的机理,胶体法可分为无保护剂法和有保护剂法.     

自然资源对PEMFC汽车产业化的影响

具有高能量转换效率及环境友好性的质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是具有潜力的汽车动力装置.然而对燃料电池汽车产业化而言,自然资源储量却是最重要的影响因素.本文在模拟燃料电池汽车产业化的基础上,从自然资源角度出发,讨论了催化剂、双极板以及质子交换膜等关键材料对燃料电池汽车产业化的影响.结果表明,将PEMFC铂载量降...     

合金化提高铂在PEMFC氧还原反应中的催化活性

用液相沉积-高温合金化法制备了铂基合金催化剂,用能量散射光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)技术对催化剂的结构进行了研究,并测试了使用此催化剂的质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能,结果表明铂基合金具有面心立方的结构,铂与过渡金属的原子比接近3∶1;制备的催化剂性能优越,具有比纯铂更强的电催化能力,催化剂活性由高到低的顺序是Pt-Cr/C→Pt-Co/C→Pt-Ni/C→Pt/C。讨论了合金元素对催化剂活性的强化作用,认为合金元素的引入减小了Pt-Pt原子间距,降低了Pt的d电子轨道占有率,提高了催化剂的性能。     

PtCr/C-Nafion 膜氧电极的电催化活性

氧还原电催化剂的研究对聚合物电解质膜燃料电池技术的发展具有极其重要的意义。实验表明某些碳载铂的二元合金可以改善聚合物电解质膜燃料电池中氧还原的电催化性能。本工作的目的是考察ＰｔＣｒ／Ｃ作为氧电极催化剂的活性。采用松木碳为载体和水合肼为还原剂,通过化学还原沉积法制得Ｐｔ／Ｃ和ＰｔＣｒ／Ｃ催化剂。通过涂层和热压得到催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极。用电流－电位极化和恒电流放电法研究了催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极的性能。与Ｐｔ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极比较,ＰｔＣｒ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极对氧的电化学还原显示出高的活性。热处理催化剂的活性比未热处理的高。ＸＲＤ分析结果表明,热处理催化剂活性的提高看来主要是由晶格结构改变的结果引起的。     

低温燃料电池合金催化剂研究进展

低温燃料电池所用电催化剂以铂为主,但铂的价格昂贵,资源匮乏,造成PEMFC和DMFC成本提高,限制了应用。合金催化剂可以大大减小Pt用量,降低催化剂成本,而且其结构对提高催化剂活性非常有利,有广泛的发展空间。简要介绍了合金催化剂对低温燃料电池的作用机理;综述了沉积-还原热处理,改进微乳法,微波法及一些近年来制备合金催化剂的新技术和新方法;归纳了合金元素,金属前驱体,原子组成,热处理温度和pH值等条件对电催化活性影响的研究。     

一种考虑催化层结构参数的PEMFC气相模型

质子交换膜燃料电池的结构设计对燃料电池车的开发具有重要意义。目前的电池模型通常把催化层简化成一层薄膜,作为边界条件使用,无法分析催化层结构对电池性能的影响。建立了考虑催化层结构参数的一维气相模型,通过有限元法研究电池内部的流场和电场分布。仿真结果和实验符合良好。分析指出扩散层的孔隙率对电池性能影响较大,应高于0.3,催化层的孔隙率对电池性能影响较小。在催化剂载量不变的情况下,催化层厚度应为10~20 mm。     

质子交换膜燃料电池回收的分析

介绍了PEMFC组件的主要材料,指出其中包含铂等贵金属,以铂的回收为例,对PEMFC回收的必要性进行了简化的定量分析.从分析中可知,由于此类资源的总储量与年产量都十分有限,因此,可否对废旧PEMFC予以充分的回收并尽可能地提高Pt等珍贵资源的回收率,是制约PEMFC大规模普及应用的重要因素之一.所以PEMFC的回收应当受到足够的重视.     

高温质子交换膜燃料电池研究进展

温度是质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作的重要条件之一。根据研究,燃料电池的性能随着温度的提高而提升。由于受限于质子膜、催化剂等材料的特性,目前应用的PEMFC一般工作于低温环境(80℃以下),但国内外的某些研究机构很早以前就对高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)开始了研究。介绍了HT-PEMFC的优点以及世界范围内目前的研究进展,对HT-PEMFC的未来发展趋势进行了总结。     

PEMFC阴极催化层的LBM模拟

采用格子-Boltzmann方法(LBM)直接从介观层次数值模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极催化层的传质和电化学反应过程.开发了二维程序;为了验证所编程序的正确性,建立了一个理想的二维规则模型,模拟得到的极化曲线和已有文献的极化曲线吻合较好.处理PEMFC阴极催化层的电镜扫描图得到了二维实际计算模型,应用LBM模拟得到了二维的O2浓度和电势分布.表明LBM是一有效的分析PEMFC阴极催化层中传递和电化学反应过程的数值模拟方法.     

质子交换膜燃料电池启停策略研究现状

从耐腐蚀性催化剂载体、催化剂研发及启停控制策略应用等3个方面,对现有质子交换膜燃料电池(PEMFC)启停策略进行综述。探讨可防止燃料电池性能衰减的启停控制策略。指出只有将低成本的耐腐蚀性载体、催化剂和启停控制策略互相结合,才能避免启停过程中PEMFC性能的衰减。