Pt-Ru-W/C催化剂对乙醇电催化氧化研究

为了提高直接乙醇燃料电池阳极催化剂的催化活性,降低贵金属载量,采用热还原法制备了Pt-Ru-W/C催化剂,比较了Pt-Ru-W/C和相同前驱体用化学还原法制备的Pt-Ru/C催化剂对乙醇的电催化氧化行为;在0.5 mol/L乙醇和0.5 mol/L硫酸混合溶液中考核了上述催化剂对乙醇电催化氧化活性;通过X射线衍射光谱法(XRD)技术对催化剂的晶体结构进行了分析;结果表明:两种催化剂都具有Pt的面心立方晶格结构,晶格参数都小于Pt/C催化剂;计算表明Pt-Ru-W/C粒径较小,为6.5 nm左右;Pt-Ru-W/C电化学活性比表面积小于Pt-Ru/C催化剂,但由于W的助催化作用使Pt-Ru-W/C对乙醇的电催化活性和抗乙醇中间产物毒化的能力高于Pt-Ru/C催化剂.     

DMFC阳极催化剂Pt-M/C的制备及性能比较

分别以铁、钴、镍、铬为掺杂元素,通过液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法制备了四种碳载Pt-M/C(M=Fe,Co,Ni,Cr)催化剂,并比较了四种不同合金催化剂的电催化性能。采用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)技术测试了催化剂表面的元素构成、晶体结构、表面形貌及空间分布情况。测试结果表明,Pt-Cr/C的分散较好,粒径最小。室温(20℃)下,在电解液为0.5mol/L硫酸溶液及0.5mol/L硫酸与2mol/L甲醇混合溶液中,用循环伏安法(CV)研究其电催化活性。结果表明,Pt-Cr/C催化剂的电化学活性表面积最大,具有较强的抗CO中毒能力。     

直接甲醇燃料电池新型阳极催化剂的研究

为了降低直接甲醇燃料电池(DMFC)催化剂的成本,提高催化剂的电催化活性,以氯铂酸、氯化钴和钨酸钠为原料,以甲醛为还原剂,采用液相还原沉积法,制备了Pt-Co-W/C三元体系催化剂。采用循环伏安和单电池测试等方法对催化剂的电化学性能进行了分析和研究。结果表明,Pt、Co和W三种金属原子摩尔比为3∶2∶1时所制备的Pt-Co-W/C催化剂,在工作温度为25℃、电解液密度为0.1mol/LH2SO4 0.5mol/LCH3OH时的催化活性最好。其甲醇氧化峰的电位为0.66V,氧化电流密度为26mA/cm2,其催化活性与Pt-Ru/C的相当。此外,随着工作温度或甲醇浓度的升高,Pt-Co-W/C催化剂的甲醇氧化电流密度增大,氧化电位正移。单电池测试结果表明,Pt-Co-W/C催化剂有较强的抗CO毒化的能力。     

热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性的影响

对商业Pt/C和PtRu/C催化剂进行真空加热处理,研究热处理对催化剂微观结构变化及甲醇氧化的影响.X射线衍射光谱法(XRO)和热重(TG)研究结果表明:低温(210℃以下)真空加热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性金属组分的晶体结构和催化剂表面处于活性位置(Pt-C结合位置)的碳原子数没有较大影响.电化学测试结果表明:热处理后的商业Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇氧化活性均高于初始催化剂,而且180℃加热处理的Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇催化氧化性能最好,其电化学稳定性在热处理前后基本保持不变.     

运行参数对单体直接甲醇燃料电池性能的影响

分别在不同温度、不同燃料浓度、不同燃料进料速度下测试了单体直接甲醇燃料电池的极化曲线、功率密度曲线以及阴、阳极的极化曲线.结果表明:随着电池操作温度升高电池性能逐渐提高,阳极极化过电位明显减小;但甲醇的渗透速率也同时增大,在阴极产生混合电位,增大了阴极极化;随着进料浓度升高,阳极出现浓差极化的电流密度增大,甲醇渗透速率增加,阴极电化学极化过电位增大;在电池运行温度、阳极燃料浓度一定情况下,进料速度对电池性能影响相对较小;在所研究的电池运行参数范围内,电池温度为60℃、阳极燃料浓度为1.0 mol/L、进料速度为2.5 mL/min时电池的性能最佳,最大功率密度为61.7 mW/cm2.     

非晶态Pt-CoSn合金上的甲醇电催化氧化

为了研究Pt修饰非晶态催化剂对甲醇电催化氧化行为的影响,采用两步法合成了碳载Pt修饰非晶态CoSn合金催化剂。使用透射电镜和X射线衍射技术分析了CoSn/C前体和Pt-CoSn/C催化剂的形貌及晶体结构;利用循环伏安法和旋转圆盘电极技术测试电化学性能,比较了Pt/C、PtRu/C和Pt-CoSn/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性。结果表明,Pt修饰非晶态CoSn合金催化剂对甲醇氧化有较好的电催化性能,Pt用量显著降低。非晶态CoSn合金具有良好的质子和电子传导能力,提高了Pt对甲醇氧化的电催化活性;Pt-CoSn/C对甲醇电催化的质量活性和稳定性要优于PtRu/C催化剂。     

Pt-MnO_2/C的制备及对乙醇电催化活性的研究

采用水热法制备了MnO2纳米棒,然后电沉积Pt合成了Pt-MnO2/C复合物.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对MnO2的晶型和形貌进行了表征,并运用循环伏安(CV)法考察了Pt-MnO2/C在不同条件下对乙醇的电催化活性.实验结果表明,该催化剂在乙醇浓度为0.5 mol/L,H2SO4浓度为0.5 mol/L,电沉积Pt 40段时对乙醇的电催化活性最好.     

CUTsPc掺杂Pt/C对甲醇催化行为的研究

研究了在E-TEK商品级Pt/C中掺杂四磺酸基酞菁铜(CuTsPc)后对甲醇的催化行为。红外分析结果表明,四磺酸基酞菁铜与Pt以Pt-SO3-结合。所得的复合催化剂与E-TEK商品级Pt/C在0.5mol/LCH3OH 1mol/LH2SO4的混合溶液中的循环伏安曲线比较,复合催化剂正扫峰电流大,回扫峰电流小,同时具有更低的氧化还原电位,说明复合催化剂具有更高的对甲醇的催化活性。通过改变扫描速度对两者的动力学参数进行比较,得出复合催化剂具有更低的Tafel斜率,有利于降低电极极化时的过电势。     

Sr掺杂对Pt-CeO_2/C电催化甲醇性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Sr掺杂的CeO2,接着采用乙二醇还原法制备了Pt-Ce1-xSrxO2-δ/C催化剂.利用X射线衍射(XRD)考察了Sr掺杂的CeO2的晶体结构.结果表明,Sr掺杂导致CeO2的衍射峰位发生偏移,CeO2的晶胞参数增大,当Sr掺杂量为5%时,CeO2的晶胞参数由0.5411 nm增大为0.5417 nm.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)考察了催化剂的晶体结构和表面形貌,催化剂中Pt颗粒分布均匀,粒径大小为2-4 nm.循环伏安测试结果表明在CeO2晶体中掺杂Sr提高了Pt-CeO2/C对甲醇的电氧化活性,当Sr的掺杂量为5%时,催化剂对甲醇的电氧化活性最高.     

胶态Pt/C催化剂对甲醇的电催化氧化性能

研究了Pt金属载量为20%的碳载胶态Pt金属催化剂对甲醇的电催化氧化性能,并与E-TEK公司同类型催化剂进行了比较.X衍射光谱(XRD)和透射电镜(TEM)研究显示在胶态Pt/C催化剂中,Pt粒子的平均粒径为3.8 nm,并且具有良好的均一度.电化学研究显示尽管胶态Pt/C催化剂拥有相对较小的电化学活性面积,但对甲醇的电催化氧化性能却明显优于E-TEK公司的Pt/C催化剂,其原因应归结于利用有机溶胶法制得的胶态Pt/C催化剂拥有更合理的平均粒径.     

甲醇燃料电池阳极电催化剂研究进展

甲醇阳极电催化剂是影响直接甲醇燃料电池性能的关键技术之一。从单组分、二组分和多组分电催化剂等方面,详细综述了近年来直接甲醇燃料电池用阳极电催化剂在制备方法、电催化活性和抗CO中毒等方面的研究进展。     

碱性电解质膜直接甲醇燃料电池

碱性电解质膜直接甲醇燃料电池 (AEMDMFC)由于采用了碱性体系 ,阴阳极的电催化性能大幅提高 ,许多在强酸介质中无法使用的非铂金属和氧化物成为可选的催化剂 ,电渗方向的改变也抑制了甲醇从阳极向阴极的穿透。这些优点使AEMDMFC有望解决长期困扰质子交换膜直接甲醇燃料电池 (PEMDMFC)的难题 ,不过AEMDMFC阳极区电解质碳酸化所引起的热力学电压Q损失也是不容忽视的。论述了AEMDMFC的特征 ,分析了其热力学上的缺点和动力学方面的优势 ,展望了AEMDMFC的发展方向     

Past, present and future of fuel cells

Ｉｎ 18 3 9,Ｇｒｏｖｅ[1] ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｈｉｓｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｂｙｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｔｗｏｐａｒｔｉａｌｌｙｉｍｍｅｒｓｅｄｐｌａｔｉｎｕｍｆｏｉｌｓｉｎｓｕｌｐｈｕｒｉｃａｃｉｄａｎｄｆｅｅｄｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｓｅｐａｒａｔｅｌｙｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ .Ｔｈｅｂａｓｉｃｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｗａｓｓｉｍｐｌｅ :Ａｎｏｄｉｃｒｅａｃｔｉｏｎ :Ｈ2 2Ｈ+ + 2ｅ-Ｃａｔｈｏｄｉｃｒｅａｃｔ…     

我国燃料电池的研究现状--第二届广州燃料电池会议述评

结合在广州举行的第二届广州燃料电池会议(2nd Guangzhou Fuel Cell Conference),分别综述了我国目前在固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极材料、电解质材料以及制约其商业化的主要问题;质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极催化剂、阳极催化剂及膜电极的制备方法,不同种类电解质膜等问题;直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极催化剂抗中毒能力以及质子交换膜的抗甲醇渗透等问题的研究与现状进行了综述。     

不同反应体系制备的Pt-Co/C催化剂的催化还原性能

用微波法在三种不同反应体系:蒸馏水、异丙醇、乙二醇中,制备三种Pt-Co/C催化剂,运用循环伏安和线性扫描的方法,测试了不同反应体系中制备的Pt-Co/C催化剂在H_2SO_4和HClO_4溶液中,有、无CH_3OH时,对O_2的电催化还原情况,并考察了不同反应体系制备的三种催化剂抗甲醇性能。由实验结果可知,三种不同反应体系制备的Pt-Co/C催化剂中,在乙二醇反应体系中制备的Pt-Co/C(3)催化剂对O_2电催化还原性能最好,同时具有较好的抗甲醇能力。     

MPc-Pt／C复合催化剂的甲醇氧化催化活性研究

介绍了用浸渍法制各金属酞菁（MPc,M=Fe、Co、Ni、Cu）掺杂Pt／C抗甲醇中毒复合催化剂。TEM图显示,Pc在复合催化剂中分散性良好,没有发生大的团聚。运用循环伏安法系统评价了这几种复合催化剂的甲醇氧化参数,甲醇氧化峰电流（If）与中间产物氧化峰电流（Ib）的比值If/Ib以及甲醇氧化单位质量峰电流密度Im,得到催化活性强弱顺序：CuPc-Pt／C〉NiPc-Pt／C〉CoPc-Pt／C〉FePc-Pt／C,即促进甲醇氧化的催化活性随金属酞菁中心金属离子3d轨道电子数增加而递增。MPc-Pt／C复合催化剂基本都要在40次循环以后If/Ib比值趋于稳定,其中CuPc-Pt／C稳定性最好。     

酸碱性对甲醇在铂氢钼青铜上催化氧化的影响

酸碱性对甲醇在阳极催化剂铂氢钼青铜(Pt-HxMoO3)上的催化氧化存在很大影响.采用循环伏安法分别电沉积制备Pt/GC和F)t-HxMoO3/GC催化剂,并用循环伏安法研究对比了两种催化剂在酸性、中性和碱性三种不同溶液环境下对甲醇的电催化氧化行为及其在三种不同溶液中的稳定性.研究结果发现Pt-HxMoO3/GC在酸性溶液中比在中性和碱性溶液中对甲醇的催化氧化表现出更优良的性能.     

TDMNPPFe(Ⅱ)/C的制备及电催化剂的制备及电化学稳定性

采用模板法制备了卟啉化合物Meso-5,10,15,20-四(N,N-二甲氨基苯基)卟啉铁(Ⅱ)(TDMNPPFe(Ⅱ)),用活性碳固载、活化制成催化剂.用TEM、XRD对催化剂的微观形貌进行了表征,结果表明,TDMNPPFe(Ⅱ)均匀分散在活性碳表面,当活化温度高于950℃时,催化剂表面开始出现金属原子簇结构的晶体.利用旋转圆盘电极表征了TDMNPPFe(Ⅱ)的催化氧还原活性,考察了活化温度、Fe(Ⅱ)载量对催化活性的影响.结果表明,最佳活化温度为600℃,最佳Fe(Ⅱ)载量为6%(质量分数).把600 ℃活化的6%载量的催化剂(Catmax)与Pt/C(ω=30%)作了比较,结果表明Catmax比Pt/C催化剂氧还原起始电位负约90 mV,但反应电子转移数相差不大.利用循环伏安法和线性伏安法测试了Catmax催化剂的耐甲醇性能,结果表明,甲醇的加入对催化剂的催化氧还原行为没有任何影响,表明TDMNPPFe(Ⅱ)具有良好的耐甲醇性能.     

pH值对微波合成Pt/FGS电催化氧化甲醇性能的影响

通过在空气中低温热剥离氧化石墨制备了高比表面积功能化石墨烯薄片(FGS),利用FGS为载体,通过改变前驱体溶液的pH值,采用微波加热乙二醇法制备了不同平均粒径Pt纳米粒子的Pt/FGS催化剂.X射线衍射光谱法(XRD)与扫描透射电子显微镜法(TEM)测试结果表明,随着pH值的增大,Pt纳米粒子的粒径逐渐减小.电化学测试...