燃料电池铂系和非铂系催化剂的研究进展

随着人们对化石能源和环境的关注度的提高，对能源的需求和要求与日俱增，新能源的开发无疑是目前人们面临的重大挑战之一。燃料电池应运而生，它极大地满足了人们对高性能、高利用率以及具有环境友好型的可再生能源的探求。但目前燃料电池商业化主要受困于其高昂的催化剂成本以及缓慢的阴极氧还原反应。阴极氧还原反应是燃料电池的基本反应，因其具有较高的过电势(300～400 mV)而动力学反应缓慢，故需加入催化剂以提高其反应速率。本文分别从铂系和非铂系两个方面介绍了燃料电池的阴极催化剂，并总结了提高催化剂性能的途径。     

丰田中央研究所研究成功不使用铂催化剂的燃料电池

日本丰田中央研究所在夏威夷举行的电气化学国际学会上公布了燃料电池催化剂使用以钴为中心的有机复合体的新材料，使燃料电池的催化剂不再使用稀有金属铂，燃料电池的成本有望降低。该研究成果适用于燃料电池的空气电极。     

直接甲醇燃料电池阳极铂辅助催化剂

介绍了直接甲醇燃料电池(DMFC)的工作原理、存在的主要问题及解决办法,详细阐述了几种阳极铂辅助催化剂钌、钨、钼、钛等元素或化合物对甲醇电催化氧化的作用机理和优缺点;分析了DMFC存在的优势以及发展速度比其它燃料电池缓慢的主要因素。     

乙二醇法制备质子交换膜燃料电池铂碳催化剂的研究

质子交换膜燃料电池因为具有能量密度高、环境友好、噪音小、便携等优点，正得到越来越多的关注，其中的核心部件之一—催化剂层，目前主要使用铂碳催化剂制得。在使用乙二醇法制备燃料电池铂碳催化剂的实验中，首先通过调节乙二醇与水的质量比，获得了不同电化学性能的铂碳催化剂。进而探究了不同反应温度对制得铂碳催化剂电化学性能的影响。通过实验发现，较高的反应温度可以适当提升催化剂氧还原活性；而较低温度下，铂会缓慢还原成尺寸较大的铂纳米颗粒，因此，浆料的搅拌过程也会影响所得催化剂的性能。通过调节反应时加入氢氧化钠的质量，获得了不同粒径分布的铂碳催化剂，并探究了其电化学性能。实验结果表明，铂碳催化剂制备过程中，乙二醇与水的比例、反应温度、搅拌时间、氢氧化钠加入量都会对所制得铂碳催化剂的电化学性能产生影响。     

质子交换膜燃料电池含Pt催化剂的研究

作为质子交换膜燃料电池的主要用催化剂,Pt的研究对质子交换膜燃料电池运用和普及起着至关重要的作用.为此,近年来一系列大量的基于Pt催化剂的不同形貌、不同成分、不同载体的研究大大地推进了Pt催化剂技术的发展.     

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。     

超低铂担量质子交换膜燃料电池电极

为了降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)制作成本,必须降低其电极铂担量。中国科学院大连化学物理研究所燃料电池工程中心制备的电极,铂担量已降到0.08mg/cm2。本文使用循环伏安、扫描电镜、电池评价等方法对这种电极进行了分析、表征,其催化剂利用率可以达到30%,催化层厚度大约为5μm。用这种电极与Nafion112组装的电池,性能可达到750mA/cm2,0.7V     

石墨烯用作直接甲醇燃料电池阳极催化剂载体

直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂是决定电池性能、寿命和成本的关键材料之一。近年来人们主要从提高催化剂活性和降低催化剂成本两个方面出发进行了大量的研究,有力地推动了直接甲醇燃料电池的发展。石墨烯作为一种载体材料能够显著提高催化剂的催化活性和稳定性,引起了人们极大的兴趣。介绍了近几年石墨烯在直接甲醇燃料电池阳极催化剂载体的进展,并对其在未来的应用进行了展望。     

日本研究所燃料电池催化剂新进展

日本国立物质材料研究所(NIMS)近来在燃料电池催化剂的研究方面,如辅助催化剂的开发及提高电极的催化剂活性上有了一些新进展. 辅助催化剂材料——铂-氧化铈纳米复合体催化剂 NIMS与原子能研究机构共同研究出金属氧化物类的辅助催化剂,有效提高固体氧化物燃料电池电极反应的效率,其成果是NIMS纳米材料科学环境电池领域的增田卓也研究员、森利之研究员及原子能研究机构的松村大树研究员等研究小组共同开发的,其详细内容发表在美国杂志《The Journal of Physical Chemistry C》的在线快报上.     

导电聚苯胺稳定的纳米铂的合成

在苯胺单体作为保护剂的条件下,用乙醇还原氯铂酸水溶液,制备了铂胶体;通过进一步加入氧化剂(过硫酸铵)和质子酸(盐酸)对苯胺进行掺杂,合成了导电聚苯胺稳定的纳米铂。采用透射电镜(TEM)和紫外可见光谱(UV-Vis)研究了整个合成过程,并采用循环伏安法对合成的纳米铂进行了电性能表征。结果表明,聚苯胺对铂粒子有很好的稳定作用,制备的纳米铂直径小于10nm,具有优异的电催化性能,在作为燃料电池电催化剂方面有着很好的应用前景。