低催化剂载量直接甲醇燃料电池性能实验研究

利用自行设计的直接甲醇燃料电池实验系统研究了电池温度、阴极侧压力、甲醇溶液浓度和流量、氧气流量对低催化剂载量（阳极Pt-Ru载量为0．4mg／cm^2；阴极Pt载量为0．4mg／cm^2）直接甲醇燃料电池性能的影响。重点分析了运行参数对电池内部传质的影响。实验结果表明提高甲醇溶液浓度和流量不仅会强化甲醇向阳极催化剂层的传递，也会加剧甲醇窜流。另外，还研究了电流变化时电池电压的动态响应，结果表明甲醇窜流对电池动态响应起关键作用。     

质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂研究进展

贵金属铂（Pt）基催化剂价格昂贵且易中毒，这是造成质子交换膜燃料电池难以大规模商业化的主要原因，而非贵金属催化剂有望替代Pt基催化剂来解决这一难题。本文综述了最近几年非贵金属催化剂在质子交换膜燃料电池中应用的研究进展，并提出了今后的研究重点和方向。     

二元氧化物修饰催化剂的制备及其自增湿性能

利用锡硅二元氧化物分别采用前修饰法和后修饰法修饰Pt/C催化剂,制备得到两种复合催化剂,并用于阳极催化层制备膜电极(MEA).首先,考察修饰方式对膜电极性能的影响.膜电极的电池性能测试表明,使用前修饰法制备的Pt/SnO2-SiO2/C复合催化剂表现出更优的电池性能:在电池温度为50℃、完全增湿条件下,0.6 V的电流密度高达1100 mA/cm2.同时该膜电极也显示出良好的自增湿性能和稳定性:在电池温度为50℃、完全不增湿(干气)条件下,0.6 V的电流密度为930 mA/cm2,且经过10 h稳定性测试后,性能仅降低13％,而空白膜电极在2 h内性能下降63％.进一步比较在不同相对湿度条件下的膜电极性能,结果表明该膜电极在相对湿度较低的条件下表现出优异的自增湿性能.根据实验数据,初步推测出一种使用Pt/SnO2-SiO2/C复合催化剂的膜电极的自增湿机理.     

非铂燃料电池催化剂研究进展

燃料电池是利用氢能的理想途径,但燃料电池对于铂催化剂的依赖限制了其发展。该文综述了近年来非铂燃料电池催化剂的研究进展。对于质子交换膜燃料电池,因为阳极需铂量低,相关研究主要集中在阴极催化剂上。对于碱性膜燃料电池,一些非贵金属催化剂在阴极展现出较高的活性,但阳极侧动力学缓慢,因此非铂催化剂的研究在两极均有开展。最后,对非铂燃料电池催化剂当前的研究重点和未来的发展方向进行总结和展望,旨在为非铂燃料电池催化剂的研究和长远发展提供指导和参考。     

双金属Ni-Co基析氧反应电催化剂研究进展

  目的  能源消耗的持续增长和化石燃料燃烧带来的环保和能源安全问题已经引起世界各国的广泛关注。因此,发展清洁能源生产技术已成为世界范围内的主要研究重点。氢能具有无污染、比能密度高、资源丰富等特点,是最具潜力的传统化石燃料替代品之一。电催化分解水被认为是最有希望的制氢方法,但阳极上的析氧反应动力学缓慢,能量转换效率低,是大规模制氢的主要瓶颈。与稀有和昂贵的贵金属催化剂相比,镍-钴（Ni-Co）基电催化剂由于具有可调的电子结构、高导电性和低成本优势,有望在碱性溶液中实现卓越的OER活性和耐久性。  方法  文章总结并讨论了在OER中Ni-Co基电催化剂的最新研究发展。重点讨论了Ni-Co基电催化剂的设计和合成,以及在OER过程中提高其电催化性能的研究策略。  结果  为了代替钌、铱等贵金属催化剂,研究者们对Ni-Co基非贵金属催化剂进行了大量研究。包括氧化物、氢氧化物、合金、氮化物、硫化物、磷化物等在内的多种Ni-Co基催化剂通过化学结构的调控,从阳极角度提高了电催化制氢的活性。但这些催化剂又分别面临不同的缺陷,有待进一步研究克服。  结论  开发具有高OER活性的非贵金属催化剂是降低电解水制氢成本,促进氢能产业发展的重要途径。虽然仍有一些技术问题尚未解决限制了Ni-Co基催化剂替代贵金属催化剂,但作为重要的贵金属催化剂替代品,Ni-Co基催化剂的研究为新型催化剂的开发提供了重要选择。     

直接甲醇燃料电池中聚苯胺载Pt电极的制备与性能测定

利用循环伏安方法电聚合导电高分子聚苯胺,应用到直接甲醇燃料电池(DMFC)中制备聚苯胺载Pt电极。电极的制备分两个步骤,首先电聚合载体聚苯胺,然后沉积催化剂Pt。聚苯胺载Pt电极的制备,提高了Pt的分散度,增加了Pt在电催化体系中的利用率。聚苯胺载铂电极(Pt/PANI/C)与直接碳载铂电极(Pt/C)通过比较甲醇的电催化氧化活性可知,Pt/PANI/C电极催化氧化甲醇的最大电流为50.7mA.cm-2,为Pt/C电极最大氧化电流7.6mA.cm-2的6.7倍。扫描电镜表征Pt/PANI/C电极上的铂颗粒大小为0.4μm左右。     

柴油车超低贵金属含量催化剂性能研究

制备不同贵金属含量的Pt/γ-Al2O3/稀土催化剂,进行CO、HC转化性能试验6、00,h台架耐久试验与柴油机排放性能试验。结果表明Pt/γ-Al2O3/稀土贵金属型催化剂对CO、HC具有良好的起燃活性与抗老化性能。     

微波合成碳载铂用于氧还原电催化

质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学迟缓,因此,开发高活性、低成本的ORR电催化剂对燃料电池发展具有重要意义。本文利用微波法,在氢氧化钠/乙二醇的溶液中还原氯铂酸合成了铂纳米颗粒(Pt NPs);随后,将其与Vulcan XC-72R炭黑混合,制备了高分散性的碳载铂(Pt/C)催化剂。透射电镜结果表明,Pt NPs在炭黑表面均匀分布,平均粒径约为2.8 nm,略小于商业Pt/C催化剂(约3 nm)。进一步,探究了微波功率、分散溶剂以及载碳时有或无HCl对制备催化剂分散性和氧还原活性的影响。电化学测试表明,相较于商业Pt/C催化剂,优化的微波Pt/C催化剂展现出更为优异的ORR催化活性。在0.1 mol/L HClO₄电解液中,微波Pt/C催化剂的半波电位较商业Pt/C催化剂高出9 m V,其在0.9 V (vs. RHE)处的质量活性和面积活性为0.109 A/mg和0.127 mA/cm²,均分别高于商业Pt/C催化剂的0.093 A/mg和0.118 m A/cm²。此外,微波Pt/C催化剂具有比商业Pt...     

当前实用和未来发展Pt-非Pt氧还原电催化剂研究进展

燃料电池阴极侧氧还原反应由于其迟缓的动力学,使得贵金属铂成为最为高效的电催化剂,成本高昂,限制燃料电池规模化应用。开发低成本、高性能、可实用氧还原电催化剂尤为重要。基于课题组多年在实用化燃料电池氧还原电催化剂的研究情况,综述面向当前实用和未来发展的铂-非铂电催化剂的研究进展。重点介绍实用化高载量、高活性、高结构稳定性铂基电催化剂合成策略以及在燃料电池膜电极中的性能高效表达,同时阐述非铂碳基催化剂理性设计、可控制备。此外,对该研究方向的发展进行展望,以期加速燃料电池关键材料国产化。     

Effect of operating conditions on water management of membrane electrode assembly for direct methanol fuel cell

介绍了直接甲醇燃料电池(DMFCs)膜电极的水平衡研究对单电池性能和稳定性的影响,研究了电池操作温度,空气流量及电流密度等操作条件对膜电极水平衡的影响.通过调节操作条件改变净水传输系数,进一步表征膜电极水平衡对电池稳定性的影响.结果表明,单电池在60 ℃,阴极常压空气80 mL/min进料,100 mA/cm²条件下工作具有较好的水平衡,最后,测试了单电池在该条件下的稳定性,测试结果表明电池稳定运行200 h后,性能没有明显衰减.