直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池阳极催化剂是影响该类电池性能的关键技术之一，从铂基合金催化剂，铂-金属大环化合物催化刑，导电聚合物为载体的复合催化剂，以及非贵金属催化剂四方面综述了直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展。     

直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂碳载体发展

碳载铂基材料是最常用的甲醇电氧化催化剂,而载体对催化剂颗粒的分散、活性以及耐久性有着显著的影响.所述文献中的碳载体材料主要分为7类:Vulcan XC-72、空心碳球、有序介孔碳、纳米纤维、纳米管、纳米角和石墨烯.新型碳载体的高比表面积和适宜的多孔性促进了催化剂组分的分散,有利于改善三相界面和提高铂基金属的利用率.表面改性以及着眼于改善碳腐蚀性能的石墨化和掺杂将被继续地深入研究,石墨烯的探索以及多孔、多层次微观结构载体的发展应被重视.     

直接甲醇燃料电池电催化剂的研究进展

综述了直接甲醇燃料电池 (DMFC)电催化剂最新研究的进展 ,对贵金属基合金及其金属氧化物电催化剂等作了评述 ,介绍了目前非贵金属电催化剂研究的方向 ,同时指出了电催化剂研究面临的问题和目标     

直接甲醇燃料电池阳极电催化剂材料的研究

评述了直接甲醇燃料电池阳极电催化剂研究中的几个热点问题 ,简述了催化剂材料的制备方法和最新的发展情况 ,概述了铂基二元、三元、四元催化剂材料的研究现状、取得的主要成果和存在的主要问题 ;铂基钙钛矿类和非铂基催化剂的成本低 ,但需要进一步解决在酸性介质中的寿命短和活性低的问题。     

直接乙醇燃料电池阳极电催化剂的研究进展

介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)具有无毒,来源丰富的优点,分析了DEFC在Pt上的电催化氧化机理,讨论了DEFC的阳极电催化剂的重要作用;探讨了具有高电催化活性的新型Pt基催化剂、新型非贵金属催化剂、新型催化剂载体、新型的催化剂制备方法等的研究现状;指明了阳极催化剂将是今后DEFC研究和发展的重要方向之一。     

直接乙醇燃料电池阳极催化剂载体的研究进展

主要介绍燃料电池的重要作用,指出直接乙醇燃料电池的优势以及目前面临的问题,论述直接醇类燃料电池阳极催化剂载体的研究现状,介绍具体的催化剂碳系载体、非碳系载体的优点以及不足之处,并且对直接乙醇燃料电池阳极催化剂载体的发展进行了展望。     

直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阳极催化剂的研究进展

直接硼氢化物燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点, 而其阳极催化剂是决定电池性能的关键因素之一。因此, 研究者们在提高阳极催化剂催化活性和降低催化剂成本方面开展了大量的研究工作。本文在简要介绍DBFC工作原理和阳极反应机理的基础上, 从催化剂种类和性能角度综述了近年来DBFC中贵金属、过渡金属以及储氢合金阳极催化剂的主要研究进展, 指出了阳极催化剂研究所面临的问题, 同时提出了今后的发展方向。     

贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应

直接甲醇燃料电池(DMFCs)由于具有能量效率高, 携带方便和环境友好等特点, 作为新型清洁能源受到越来越多的关注。阳极催化剂的优劣是影响DMFCs性能的关键因素之一。近年来研究显示, 利用具有光催化活性的半导体材料作为贵金属催化剂的载体, 在外界光源的照射下, 能够极大地改善电极的电催化活性和稳定性。本文对该类新型光响应贵金属/半导体电极在光照条件下对增强甲醇的电催化氧化性能方面进行了总结和概述。首先, 阐述了光照增强电极电催化甲醇氧化性能的基本反应机制; 然后, 对该类电极的制备方法以及催化活性等方面的研究进展进行了系统总结; 最后, 对该类电极在未来DMFCs中应用存在的问题和发展前景做了总结和展望。     

基于TiO2的光阳极材料应用于光催化燃料电池的研究进展

光催化燃料电池利用太阳能在高效去除水中污染物的同时将其中的化学能转化为电能,达到回收能源的目的且不会产生二次污染.目前,光催化燃料电池在水环境处理及绿色能源开发中的应用十分广泛,但光阳极材料的选择与制备仍是制约其大规模应用的关键难题.TiO2作为目前最热门的n型半导体材料,因其光催化活性高、成本低、热稳定性好等优点受到了广泛关注.TiO2纳米管阵列、TiO2薄膜材料比表面积大,活性位点多,容易与其他单质和化合物复合,在光催化燃料电池中有广阔的应用前景.国内外学者已经研究了许多有效的策略来提高TiO2的光催化性能,如贵金属沉积、金属与非金属元素掺杂等.本文介绍了TiO2纳米管阵列、TiO2薄膜光阳极材料的制备及改性,简述了其降解污染物的效率和产电性能,总结了结构、组成等因素对光催化燃料电池性能的影响,以期为制备性能良好的光催化燃料电池提供参考.     

微型直接甲醇燃料电池阳极流场结构

针对微型直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极传质效率低和性能差等问题,对DMFC阳极流场结构进行了研究.利用MEMS技术实现了具有点形、平行和蛇形等阳极流场结构的硅基自呼吸式DMFC,测试对比结果表明单蛇形流场结构性能要优于其他几种流场;另外,对单蛇形流场结构参数进行了优化,结果表明当流道宽度∶脊的宽度∶流道长度为2∶3∶254时,电池性能达到最佳.在此基础上,为了改善反应物到催化层的传质效率和提高性能,提出了一种渐缩式单蛇形流场结构,其电池最大输出功率密度达到15.41 mW/cm2,比传统等宽式单蛇形流场提高了将近35%,为便携式微能源系统的应用开发奠定了基础.     

直接乙醇燃料电池阳极催化材料的研究进展

评述了直接乙醇燃料电池阳极催化剂研究过程中存在的主要问题，简述了DEFC阳极催化剂的电催化氧化反应机理，概述了目前研究的主要成就，并对今后直接乙醇燃料电池阳极催化材料发展方向进行了展望。     

Carbon-Supported Platinum Catalysts for Direct Alcohol Fuel Cell Anode

To achieve maximum utilization of precious platinum catalyst for ethanol electro-oxidation the highest possible surface to volume ratio of the dispersed metal is desirable. In this respect we have investigated the roughness factor of carbon-supported platinum catalysts prepared at different deposition current densities. It is observed that lowering the deposition current density can considerably reduce platinum particle size and thereby increase the roughness factor of the electrode. Further, use of PTFE in the deposition bath results in highly porous platinum dispersion. The combined effect of these two factors significantly enhances the electrocatalytic activity of platinum catalysts towards ethanol oxidation. Cyclic voltammetry, steady state polarization, and electrochemical impedance spectroscopy are used to investigate the kinetics and mechanism of ethanol electro-oxidation. SEM-EDX analysis has been performed to investigate the morphology and chemical composition of the synthesized catalyst layers.     

紫外固化技术在微型直接甲醇燃料电池封装中的应用

为了提高燃料电池的有效面积比并减少封装用时,采用紫外固化技术成功封装了微型直接甲醇燃料电池.首先基于非硅MEMS工艺制作了带有封装孔的燃料电池集流板,然后组装燃料电池并在封装孔和两集流板间缝隙中注入紫外固化胶,最后用紫外灯照射30s完成封装.实验结果显示,电池在室温、全被动、3mol/L甲醇的条件下,峰值功率密度为2.1mW/cm^2,内阻为800mΩ.cm^2.这说明紫外固化封装技术对微型直接甲醇燃料电池来说是一种有效的方法,并有望应用于其他MEMS器件的封装.     

液相进样直接甲醇燃料电池性能研究

采用商品PtRu黑和Pt黑催化剂制备成甲醇阳极和氧阴极,Nafion(R)-117为固体电解质膜,组装成活性面积为6.4516cm2的单电池,研究了单电池的极化与功率特性以及单电池在放电运转过程中各种操作条件,如甲醇进样浓度、阴极氧化剂种类和压力、操作温度、燃料和氧化剂的进样方向等对单电池性能的影响,并考察了单电池的放电性能.结果表明:单电池极化曲线由3个特征区构成,最大功率密度约为15mW/cm2;甲醇浓度对单电池性能的影响与单电池运行温度有关;较之纯氧,以空气作为氧化剂时单电池的性能有所降低,随着空气压力的增加单电池的性能有所提高;随着操作温度的升高单电池性能明显改善;阳极甲醇由下往上进样,同时阴极空气由上往下进样时单电池性能最好;单电池在放电过程中具有性能自恢复特征.     

零维Pd基直接乙醇燃料电池催化剂的性能

以NaBH4为还原剂制备了Pd-Ru/C催化剂,研究不同Ru掺杂量对燃料电池阳极催化剂活性等的影响。利用XRD、EDS、TEM等技术表征催化剂的组成及微观结构;同时用BET等测试了催化剂的孔径和粒度分布。采用电化学工作站测试循环伏安特性来表征其电催化性能。测试结果表明,当Pd/Ru摩尔比为2∶1时,催化剂表现出最佳的抗中毒能力,电流稳定在50mA处,并且此时催化剂的电阻较小,具有较好的催化活性为207.40mA·cm-2。     

磁控溅射法制备直接甲醇燃料电池阴极

等离子体溅射沉积是制备直接甲醇燃料电池电极的非常好的方法。采用磁控溅射,Pt被成功溅射在气体扩散层上。在不同的溅射功率和气压下制备了具有相同Pt负载量(0.1mg/cm2)的电极。X射线衍射测试显示Pt以面心立方结构存在。X射线光电子能谱证明了电极中的Pt以Pt(0)态的形式存在。扫描电镜观测显示Pt催化剂以纳米粒子和纳米团簇的形式存在。溅射电极的循环伏安曲线都具有Pt金属的典型性质。将用溅射方法制备的阴极与商用催化剂制备的阳极组装成膜电极一体化,并测试了单电池的性能。结果显示,在5.3Pa,110W条件下制备的阴极相比其他溅射参数下制备的电极具有较好的电性能,这主要是由于Pt粒径的降低以及多孔催化剂层的形成。     

高性能被动式微型直接甲醇燃料电池的设计及制作

对一种被动式微型直接甲醇燃料电池进行了设计、制作及测试.利用微模具成型工艺,以ABS为基底材料制作了电池双极端板.采用200 μm厚的不锈钢薄片作为集电极,利用激光切割技术制作进料通道,并在集电极两侧溅射金层以防止电化学腐蚀.有效面积为0.49 cm2的膜电极则采用催化剂覆盖电解质膜的方法制备而成.测试结果表明,室温环境下(25℃)该被动式微型直接甲醇燃料电池在甲醇浓度为6 mol/L时最大功率密度可达22.14 mW/cm2.该性能对于被动式直接甲醇燃料电池的便携式高性能应用具有较大意义.