氮掺杂非贵金属氧还原催化剂研究进展

综述了近几年来用于直接甲醇燃料电池阴极氧还原反应的含氮碳催化材料发展状况,包括催化剂制备过程中热处理条件、金属的种类及负载量、碳载体、新型合成方法等影响催化剂氧还原活性的几个因素。针对当前研究工作的局限展开了评论,指出催化机理和优化制备过程是氮掺杂碳材料负载非贵金属氧还原催化剂深入研究的重点和主要方向。     

低铂燃料电池氧还原催化剂的制备技术研究进展

低铂燃料电池催化剂铂载量低,在具有较高活性的同时能够极大地降低燃料电池的成本,因此,开发低铂燃料电池催化剂一直是燃料电池催化剂的重要研究方向。本文综述了低铂燃料电池催化剂的最新研究进展,对低铂燃料电池催化剂进行了分类,包含Pt基合金结构催化剂、Pt基核壳结构催化剂、Pt单原子层结构催化剂和Pt单原子催化剂等;详细介绍了几种低铂燃料电池催化剂的制备方法,主要包括有机溶胶法、电化学还原沉积法、气相沉积法、原子层沉积法、离子液体法、微波法,并对各自的优缺点进行了总结;重点强调了核壳结构电催化剂的制备方法,包括两步有机溶胶法、脉冲电沉积法、表面去合金化法、欠电位沉积法以及中空构型核壳结构催化剂的制备。最后指出可控制备具有高活性和高稳定性的低铂核壳结构催化剂是质子交换膜燃料电池实现商业化的重要研究方向。     

电沉积法制备碳纸负载合金催化剂的研究进展

综述了采用电沉积法制备碳纸负载合金催化剂在直接燃料电池(包括直接甲醇燃料电池、直接乙醇燃料电池等)、空气电池、电解水制氢、水处理等方面的研究进展。     

质子交换膜燃料电池非铂电催化剂研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂。然而,Pt价格高、储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程。发展低成本、高性能的氧还原催化剂是解决铂资源短缺、降低燃料电池成本、实现燃料电池商业化的关键。结合本课题组的研究工作,综述了最近几年非铂催化剂在燃料电池阴极氧还原方面的研究进展,着重探讨了新型氮掺杂碳基纳米材料的设计与制备,并概述了非铂催化剂面临的困难以及未来发展方向。     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备

直接甲醇燃料电池（DMFC）阳极催化剂是DMFC的关键材料之一,其电化学活性的大小对燃料电池的输出性能及成本起着关键作用。不同催化剂的制备技术决定了催化剂电化学活性的高低。介绍了DMFC阳极催化剂的几种制备方法,并对这些方法进行了评述,对制备DMFC阳极催化剂具有很好的参考价值。     

质子交换膜燃料电池膜电极制备方法及部分改进策略

燃料电池被认为是21世纪最具有发展前景的能量转换装置,可应用于汽车、电站及家庭用电等领域。膜电极（membrane electrode assembly,MEA）是燃料电池电化学反应发生的主要场所,它的材料、结构、组成和制备方法等因素对燃料电池的性能有着直接的影响。膜电极制备方法可以分为催化剂制备到基体上（catalyst-coated substrate,CCS）和催化剂制备到膜上（catalyst-coated membrane,CCM）法两类。本文首先简单地介绍了CCS和CCM法中都用到的溅射法、喷涂法和转印法,再从膜电极制备方法中存在的问题出发,总结了部分有关改善MEA性能的策略,包括Nafion含量的优化、质子交换膜的改进、热压条件的优化和催化剂层的改进。在催化剂层的改进部分,分别从梯度结构、纳米结构薄膜（nano-structured thin film,NSTF）催化剂、碳纸上原位生长碳纳米管、碳纳米管/碳纳米纤维复合网状物和活性金属沉积方法这几个方面来进行阐述。     

直接甲醇燃料电池电催化剂研究进展

直接甲醇燃料电池具备低温快速启动、燃料洁净环保和电池结构简单等优点，工业化和实用化前景日益明朗，显示出较好的发展势头。开发实用性强、催化活性高、成本低的催化剂以提高直接甲醇燃料电池的效率受到越来越多研究者的关注。本文综述了直接甲醇燃料电池核壳型催化剂、合金型催化剂和贵金属型催化剂的制备方法、表征手段和催化性能，研究了不同催化剂存在的问题、优势及发展趋势。     

碱性燃料电池阳极催化剂的研究进展

碱性燃料电池性能较稳定,催化剂的选择不受贵金属的限制。其中,阳极催化剂对加速燃料的氧化反应速率、碱性燃料电池的能效、稳定性和成本都有很大的影响。该文从碱性燃料电池阳极催化剂种类、载体和制备方法等方面对近年来阳极催化剂的研究现状进行了分析。分析结果表明,掺杂不同金属的合金催化剂有效提高了催化剂的电催化活性;催化剂载体种类、负载量和分散度的不同影响催化剂的稳定性;金属氧化物的加入可以同时提高催化剂的电催化活性和稳定性;催化剂制备方法的改进可以提高催化剂电化学比表面积,改变元素的分布。     

质子交换膜燃料电池催化剂性能增强方法研究进展

发展低成本、高性能的燃料电池催化剂是实现燃料电池商业化的关键。目前,铂基催化剂仍是动力燃料电池不可替代的主催化剂。本文综述了最近几年燃料电池催化剂增强方面的研究进展,探讨了新型催化剂材料的设计与制备以及提高催化剂活性或稳定性的方法,包括表面修饰、包覆、合金化、几何与电子结构以及晶体结构的调变、催化剂/载体相互作用等手段。开发高活性和高稳定性的非铂类催化剂是燃料电池催化剂的发展趋势和努力方向。其中,提高非铂燃料电池催化剂可靠性、稳定性和活性,迫切需要在燃料电催化理论、非铂催化剂理性设计、燃料电池水热管理、有序化膜电极等方面取得创新和突破。     

氢燃料电池阴极氧还原非金属催化剂研究进展

氧还原反应是制约氢燃料电池效率的重要因素,也是一直以来的研究热点和突破难点。非金属催化剂是近年来新兴的氧还原催化剂,对其的研究对推动燃料电池商业化具有重要意义,本文综述了近年来氧还原反应中非金属催化剂的研究进展,包括氮掺杂碳材料,硼、磷或硫掺杂碳材料,二元掺杂碳材料,最后展望了相关催化剂的未来研究趋势。     

日本研发出催化剂新技术降低燃料电池价格

日本清纺与东京工业大学合作，开发了使用碳而非高价白金作为燃料电池催化剂的新技术。碳催化剂的费用为白金的十分之一，应用于汽车领域，可将燃料电池成本降低约40万日元。两公司将于2009年度前确立该技术。届时将面向家用及汽车用燃料电池供应碳催化剂。另外，其他厂商也在开发催化剂替代品。旨在推动燃料电池普及的成本削减活动日益增多。     

质子交换膜燃料电池用Pt基核壳催化剂的制备及表征

催化剂性能的好坏对燃料电池催化剂性能起着至关重要的作用.近期的很多研究主要集中在具有双金属结构的催化剂纳米颗粒上,尤其是具有核壳(core-shell)结构的催化剂纳米颗粒.本文综述了国内外用于质子交换膜燃料电池的核壳结构催化剂的制备方法和表征方法的研究现状.     

厌氧流化床微生物燃料电池空气阴极研究

流化床微生物燃料电池(AFBMFC)的阴极导电性和催化剂性能是影响微生物燃料电池产电性能的重要因素。本文首先在阴极负载少量银研究其对AFBMFC产电性能的影响。其次,制备四种铂钴合金催化剂,考察了催化剂对AFBMFC产电性能的影响。研究表明,阴极碳基层负载少量的银可以显著改善AFBMFC的产电性能,银负载量为0.7 mg·cm^-2时AFBMFC最大输出电压和输出功率密度分别为纯碳基层阴极的154%和330%。600℃比950℃制备的PtCo合金催化剂有较好的催化性能,在保证催化剂总量不变的情况下,铂用量为原来的50%,AFBMFC产电性能仍有较大幅度的提高。     

加拿大开发铁基燃料电池催化剂

<正> 2010年1月,加拿大国家科学院研究人员开发出铁基燃料电池催化剂。与贵重金属和稀有金属(如铂)相比,应用铁基催化剂将大大减少商业燃料电池成本。与其他催化剂相比,铁基催化剂的催化活性相对较低。这是因为铁基燃料电池催化剂进行氧化还原反应的活性点相对较少。研究人员通过开发一种微孔碳负载铁以提高铁基催化剂的催化活     

连续管道微波技术制备Pt/C催化剂及其氧还原性能

传统的燃料电池催化剂合成方法除了反应过程不可控外,反应时间长,生产的催化剂难以保证一致性且耐久性差。由此,本文开发了一种快速、简单、生产一致性好的连续管道微波制备技术,该技术采用传统的乙二醇还原氯铂酸的方法,以1400℃高温处理的炭黑为碳载体制备合成铂载量为50%（质量分数）的催化剂。制备的 Pt/C-1400催化剂的半波电位超过0.9V。在参考可逆氢电极为1.0~1.5V的高电位范围内经过20000次循环伏安碳载体衰减实验,Pt/C-1400催化剂的电化学活性表面积的保留率可达79%,质量比活性的保留率高达85%,表现出了显著的抗腐蚀性和优异的耐久性,为高耐久性催化剂的生产提供了一条有效可行的途径。     

氢燃料电池电催化剂研究进展

目前铂（Pt）及其合金仍是氢燃料电池首选催化剂,但是Pt高价格、低储量及循环稳定性差等缺点严重阻碍了氢燃料电池商业化,因此发展低成本、高性能的新型非Pt催化剂和低Pt催化剂是实现氢燃料电池商业化的关键。本文围绕燃料电池催化开发及使用过程中存在的成本、稳定性和毒化问题,回顾了近年来阴离子交换膜燃料电池和质子交换膜燃料电池催化剂分别在提高阳极催化剂活性、降低阴极催化剂成本领域的最新研究进展,包括催化剂的组成、结构以及颗粒尺寸等对催化活性、稳定性的影响。最后针对燃料电池催化剂存在的问题,指出未来应基于原位观测和表征技术加强对碱性氢氧化机理的研究,同时开发高温制备小尺寸高有序度的有序铂合金阴极催化剂的方法是未来的研究重点。     

低温燃料电池催化剂的研究进展

综述了近年来低温燃料电池,如质子交换膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC）催化剂的研究进展,着重介绍了近年来出现的几种制备高分散和高活性的燃料电池催化剂的新技术和新方法,以及关于低Pt和非Pt催化剂的研究情况,简要介绍了关于燃料电池催化剂基础研究方面的情况。     

铂基有序纳米催化剂的制备方法研究进展

开发低成本长寿命的铂基催化剂是实现质子交换膜燃料电池商业化的关键。铂基金属间化合物具有原子有序的结构和独特的催化特性,被认为是燃料电池催化剂的理想选择。概述了铂基金属间化合物催化剂制备方法的最新进展,其中包括直接退火法、壳层辅助退火法、模板辅助退火法和溶剂热法,讨论了铂基金属间化合物催化剂在催化氧还原反应中的应用。分析得出：目前金属间化合物催化剂制备手段,还存在缺乏简单高效的制备方法和大规模可量产技术等缺点。因此,加快新型的金属间化合物催化剂制备方法的开发,对推进铂基有序催化剂的实用化具有重要意义。     

甲醇燃料电池纳米催化剂研制成功

厦门大学化学化工学院以XC-72R炭黑为载体,制备出直接甲醇燃料电池阳极PtRu／C纳米催化剂——纳米PtRu／C合金催化剂,其活性与目前商业化的催化剂相当,且有更加突出的抗CO中毒性能。采用该技术还可制备各种高性能多元合金的燃料电池纳米催化剂。     

燃料电池型一氧化碳传感器的研究

用浸渍-液相还原法,以氯铂酸溶液为原料,VulcanXC-72R碳为载体制备不同碳载铂比例催化剂,由TEM结果分析后得到催化活性较好的50%碳载铂催化剂。再以50%碳载铂为催化剂,分别用改性质子交换膜和非改性质子交还膜Nafin膜为载体,采用层压复合法按照常规的电化学两电极结构研究制作燃料电池型电化学一氧化碳传感器,结果表明利用此种方法制作的电化学传感器,不仅得出改性和非改性质子交换膜的区别,而且能够有效的检测一氧化碳气体,并能够克服全液体电化学传感器因为漏液寿命短和腐蚀电路板的缺点。