中科院大连化物所质子交换膜燃料电池用抗CO电催化剂的研究

本文介绍了大连化学物理研究所燃料电池工程中心所研制的PtRu/C和PtRu-HxWOy/C两种抗CO催化剂的制备和表征结果,PtRu-HxWOy/C采用复合载体法制备.当以含CO的燃料操作时,所研制的抗CO催化剂制备电池的性能明显高于Pt/C制备的电池.开发了一种复合结构的抗CO电极,这种电极具有良好的抗CO能力.用这种结构的电极组装的5-kW电池组以甲醇重整气为燃料时表现出良好的性能.     

质子交换膜燃料电池用Pt-Ag-Co/C催化剂的耐久性研究

研究了两步法制备的质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt-Ag-Co/C催化剂的耐久性。循环伏安曲线测试表明Pt-Ag-Co/C催化剂与商业Pt/C催化剂的电催化活性相当。通过对扫描500次的循环伏安曲线分析,计算出Pt/C和Pt-Ag-Co/C催化剂扫描前后电化学活性面积(ECA),进而研究了催化剂在PEMFC中的耐久性。结果表明,耐久性实验后Pt/C催化剂的ECA降低了87%;而Pt-Ag-Co/C催化剂仅降低了35%。研究表明微量Co的添加有效的提高了Pt-Ag/C催化剂的耐久性。     

质子交换膜燃料电池研究现状

质子交换膜燃料电池在结构和关键技术方面已取得很大突破,但是在降低制造成本以及提高催化剂抗中毒能力等方面还存在一定问题。简要介绍了质子交换膜燃料电池的原理,概述了面临的困难以及最新的解决办法,并对质子交换膜燃料电池的发展前景进行了展望。     

Fe掺杂对质子交换膜燃料电池Pt/C催化剂性能的影响

用铁作掺杂元素,通过液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法制备了碳载Pt-Fe合金催化剂,比较了3种不同Fe含量催化剂的电催化性能.采用X射线衍射和X光电子能谱技术研究了Fe掺杂对Pt/C催化剂晶体结构及表面元素存在形态的影响.结果显示:Pt-Fe/C催化剂比单一Pt/C催化剂有更小的晶格参数,其中Fe元素可能的存在形态应为与铂结合的合金态,但不排除表面存在部分氧化态.单电池放电稳定性实验表明:在200 mA·cm-2电流密度下放电时电池电压基本稳定,其中Pt与Fe摩尔比为1∶1时电极催化效果相应较好,但大电流密度放电时电池电压下降比单一Pt/C催化剂电极的快,这说明Fe的加入能提高催化剂的电催化性能,但阴极表面氧原子浓度较大时,Fe可能发生氧化而使得电极稳定性受到影响.     

质子交换膜燃料电池电催化剂的研究现状与展望

概述了质子交换膜燃料电池电催化剂的研究进展以及制备技术,就质子交换膜燃料电池(PEMFC)的发展前景提出了作者的看法。     

质子交换膜燃料电池用铝合金双极板研究

以铝合金为基体材料的双极板,用电脑雕刻方法制作流场,采用碱性-酸性双镀液体系化学镀镍磷合金镀层.研究了热处理对镍磷合金镀层的表面形貌和耐腐蚀性的影响.结果表明,铝合金双极板经过化学镀镍磷合金后,可以满足质子交换膜燃料电池的性能要求.     

通过 Au 修饰提高质子交换膜燃料电池PtCo 合金催化剂稳定性

目的解决质子交换膜燃料电池贵金属催化剂利用率低、电化学稳定性差的问题,从而堆动其产业化进程。方法通过湿化学共沉积法获得低Pt特征的Pt Co合金催化剂,采用欠电位沉积方法制备Au修饰的Pt Co合金催化剂,应用原子吸收光谱和电化学循环伏安加速测试技术研究Au修饰Pt Co合金催化剂的电化学稳定性。结果成功制备了Au修饰的Pt Co合金催化剂。Au修饰后,Pt Co合金催化剂的氧还原反应性能几乎没有改变,但Co的溶蚀率得到降低,而且电化学稳定性也得到提高。结论通过采用Au等具有高电化学腐蚀电位的金属修饰Pt合金催化剂,以提高催化剂电化学稳定性的研究思路是可行的。     

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。     

改进多元醇法制备Pt/C催化剂及其性能表征

采用多元醇法和一种新的改进多元醇法制备了用于质子交换膜燃料电池的Pt/C催化剂,并对2种方法制备的催化剂进行了比较。后者是将Pt前驱体先负载至碳黑上,再加入多元醇还原,制备出了粒度分布均匀,分散性好的Pt/C催化剂。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)以及动态伏安法(CV)表征催化剂的微观组织形貌、物相组成以及电化学性能。研究结果表明,先还原后负载方式的多元醇法制备的Pt/C催化剂容易团聚。而先负载后还原方式制备的Pt/C催化剂则粒度分布均匀,分散性好,粒径大小在1.2～3.2 nm,电化学测试也表明,该Pt/C催化剂的质量电流密度为23.42 A/g,具有更高的催化活性。     

质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板的腐蚀与表面改性研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一,占电池组重量和成本的大部分。不锈钢由于具有强度高、导电、传热性好以及耐腐蚀等优点,因此被作为双极板材料。然而,在PEMF℃环境下,不锈钢会发生腐蚀并且表面会产生高电阻钝化膜,从而降低电池性能。为此,国内外研究者对不锈钢双极板的腐蚀与表面处理展开了广泛的研究,本文对此进行了详细阐述。     

质子交换膜燃料电池催化剂研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的有效电催化剂仍以铂为主.由于铂价格昂贵,资源匮乏,使得PEMFC成本高,限制了其广泛应用,所以降低贵金属催化剂用量,寻找廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标.采用铂/碳催化剂,将铂催化剂担载在高活性碳材料上,可以将铂的担载量从4 mg/cm2降低到0.7 mg/cm2～1.0 mg/cm2,甚至到0.05 mg/cm2～0.2 mg/cm2,有效提高了铂的利用率.铂合金电催化剂以Pt-Ru为主,通过Pt和Ru的协同作用,大大减少了铂的用量(Pt与Ru的质量比为0.05:1),提高了催化剂抗CO性能.多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点.     

质子交换膜燃料电池催化剂研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC）的有效电催化剂仍以铂为主。由于铂价格昂贵，资源匮乏，使得PEMFC成本高，限制了其广泛应用，所以降低贵金属催化剂用量，寻找廉价催化剂，提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。采用铂／碳催化剂，将铂催化剂担载在高活性碳材料上，可以将铂的担载量从4mg／cm^2降低到0．7mg／cm^2～1．0mg／cm^2，甚至到0．05mg／cm^2～0．2mg／cm^2，有效提高了铂的利用率。铂合金电催化剂以Pt-Ru为主，通过Pt和Ru的协同作用，大大减少了铂的用量（Pt与Ru的质量比为0．05：1），提高了催化剂抗CO性能。多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点。     

化学还原法制备铂及铂合金催化剂及其性能

采用混合水溶液浸渍,硼氢化钠还原的方法制备了微型直接甲醇燃料电池用电催化剂,包括碳载铂、碳载铂基合金电催化剂.XRD、SEM、EDX测试结果表明催化剂的粒度达纳米级,且分散性好、原子摩尔配比合理.将Pt/C、Pt合金/C分别作为电池的阴极和阳极电催化剂,通过电池的极化曲线和功率密度曲线筛选出最佳的催化剂组成.在室温下,甲醇浓度为2mol/L时,阴极采用30wt%Pt的Pt/C,阳极采用n(Pt)∶n(Ru)∶n(Ir)∶n(Mo) = 2∶1∶2∶3的PtRuIrMo/C电催化剂,其电池的性能最好.     

质子交换膜燃料电池双极板防护涂层研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为第4代发电技术,具有结构紧凑、体积小、能量密度高、效率高、启动快、低温运行以及零排放的绝对优势,被认为是现阶段理想的清洁能源之一,是未来新能源汽车理想的供能部件,受到各国学者的广泛关注。双极板作为PEMFC重要的组成部件之一,不仅能够将单电池串联、并联或是混合联结形成电池堆,起到支撑作用,还能够隔绝阴极、阳极的反应气体,排出电池堆反应产生的热量和水,对PEMFC电池堆的性能至关重要。合适的双极板材料要具有优异的导电性和耐腐蚀性,已成为PEMFC研究领域的一个热点。简述了PEMFC的工作原理以及近年来石墨双极板、金属双极板以及复合双极板的研究情况,指出了PEMFC在工作条件下对金属双极板的性能要求及改性难题。着重对不锈钢双极板的表面涂层改性进行了研究,列举了碳基涂层、金属及其化合物涂层、导电高分子聚合物涂层、疏水涂层等一系列涂层的研究进展和性能,分析对比了它们在PEMFC双极板表面改性中的优缺点。分析结果表明,过渡金属碳、氮化物以及碳/陶瓷复合涂层具有良好的导电性和耐蚀性且成本较低,是当前以及未来的研究热点,同时如何增强涂层与基体的结合力,也是今后双极...     

活性炭载体的超声波处理对Pt／C催化剂活性的影响分析

通过对活性炭载体进行不同条件的超声波处理获得了具有不同表面化学性质的载体，使用比表面积（BET）、酸碱滴定等技术手段对载体的物理化学性质进行了表征。将经过超声波处理的活性炭载体制备成Pt／C催化剂，并将催化剂直接用于催化反应，考察了活性炭载体的不同超声波处理条件对Pt／C催化剂性能的影响。实验发现，活性炭载体经过超声波处理后，表面灰分含量、pH值和中孔孔容有较大的变化；使用经过60min超声波处理后中孔孔容较大的活性炭作为载体制备的Pt／C催化剂，在催化加氢反应性能测试中显示了最高的催化活性。在此基础上，就活性炭载体的超声波处理对Pt／C催化剂活性的影响进行了讨论。     

酸处理对PtCuLaO_x/C复合薄膜材料电催化性能的影响(英文)EI北大核心CSCD

如何提高Pt在薄膜电极上的利用率是相关研究的热点。本研究采用离子束溅射沉积技术(IBS),在石墨纤维布基底表面制备了PtCuLaOx复合薄膜催化电极材料。采用X射线衍射仪(XRD)及原子力显微镜(AFM)分析了薄膜物相组成及表面结构。在三电极密封电解池体系中采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)分析不同酸处理条件对薄膜电催化性能的影响。结果表明,PtCuLaOx薄膜的晶粒尺寸在30 nm左右,经酸处理后晶粒尺寸变大。在温度50℃,0.5 mol/L的H2SO4溶液中经30 min后处理的薄膜样品,其电化学活性比表面积(ESA)和交换电流密度(i0)均为最高,其载铂量仅为0.0802 mg/cm2,具有很高的性价比。     

Ni掺杂的Pt/C碱性条件下电催化氧还原性能(英文)

采用溶胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池的Pt-Ni/C阴极电催化剂,用XRD、XPS和TEM对催化剂进行了表征,电位线性扫描伏安法测试电化学活性及抗甲醇性.结果表明,制备的Pt-Ni合金颗粒分布均匀,粒径为3～5 nm;掺杂Ni元素可显著增加Pt的催化活性和抗甲醇性,在相同碱性电解液中,不同原子比例Pt-Ni/C的催化剂以Pt50Ni50/C的活性最高,抗甲醇性相对Pt/C有显著提高,在0.1 mol/L KOH溶液中其最大电流密度达到106 mA/mg,氧电还原起始过电位比Pt/C的小50 mV.