直接甲醇燃料电池中阳极催化剂的研究进展

从铂基合金催化剂、以导电聚合物为载体的复合催化剂和含氮的大环配合物的开发等三个方面重点综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)中阳极催化剂的研究进展,同时简要概述了DMFC中甲醇渗透对电池性能的影响及其解决方案。有关研究表明,合金组成、催化剂载体以及大环配合物对阳极催化剂的催化活性和稳定性有着直接的影响。尽管目前已经进行了大量的关于甲醇在阳极催化剂上的作用机理的研究工作,但还未形成共识。另外,利用新的合成方法制备高分散的催化剂也是阳极催化剂发展的重要方向。同时,还须从根本上解决甲醇在Nafion膜中的渗透问题。     

直接甲醇燃料电池中阳极催化剂的研究进展

甲醇燃料电池的优点和性能很吸引人.甲醇的电化学氧化必须用贵金属或其合金作催化剂.文中综述了甲醇阳极催化剂的研究进展,详细介绍了铂作催化剂时甲醇氧化的催化机理,铂合金和ABO_3型催化剂减少毒害作用的原因.     

DBFC用非贵金属催化剂的研究现状

综述了近年来Ni及Ni基合金、AB<,2>和AB<,5>型储氢合金作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究现状;介绍了钙钛类氧化物、聚吡咯金属化合物及酞菁类大环金属配合物等非贵金属阴极催化剂.     

DMFC的PtRu-NdOx/C催化剂合成及性能

以NdOx作为助催化剂,采用浸渍还原法合成了不同原子比例的PtRu-NdOx/C催化剂。首先研究了不同还原温度对PtRu/C催化剂的电催化性能的影响。X射线衍射光谱法(XRD)和循环伏安测试结果表明:当还原温度为90℃时,合成出的催化剂粒度最小,对甲醇电氧化的催化性能也最好。其次,通过能量散射X射线谱(EDX)、XRD、透射电子显微镜法(TEM)和循环伏安法、计时电流法等测试手段,研究了不同n(Pt)∶n(Ru)∶n(Nd)原子比例对PtRu-NdOx/C催化剂性能的影响。实验结果表明:n(Pt)∶n(Ru)∶n(Nd)原子比为3∶3∶1时,合成出的催化剂电催化性能较好;而且Pt与Ru以合金形式存在,而Nd的氧化物则以无定形态存在,催化剂粒子分布均匀,平均粒径在2nm左右。     

DMFC中甲醇氧化催化剂的催化机理

直接甲醇燃料电池(DMFC)是电动汽车最为可行的电源。综述了作为甲醇氧化催化剂的铂及铂的多元体系;钙钛矿型氧化物的研究现状。概述了催化氧化反应机理;催化剂表面结构和性质以及电极电势对催化活性的影响。目前的催化剂是不令人满意的。基础研究将有助于我们避免用纯经验的方法来寻求更为理想的催化剂。     

MoOx、WOx对PtRu/C催化剂甲醇电氧化作用的影响

采用甲酸还原的方法制备了PtRu/C催化剂,溶胶-浸渍的方法制备了PtRuWOx /C、PtRuMoOx /C催化剂,通过循环伏安法和电流-电位极化法研究了催化剂对甲醇的电氧化作用。结果表明,MoOx ,WOx 组分对甲醇的电氧化具有促进作用。通过饱和吸附CO溶出电量测定三种电催化剂的电化学表面积,发现MoOx 、WOx 组分对CO无吸附作用,但能有效地催化CO的氧化。     

甲醇直接氧化催化剂及其电化学性能研究

采用还原法制备了甲醇电氧化催化剂 ,运用循环伏安法测定了不同温度下催化剂的活性和稳定性。利用XRD技术分析了催化剂的晶体结构 ,制作了DMFC单电池 ,测定催化剂电化学性能。结果表明 :随着温度升高 ,甲醇电氧化峰值电流增大 ,峰值电位正移。在 0 .1mol·L- 1 CH3OH/ 0 .1mol·L- 1 H2 SO4电解液中 ,玻碳电极上所涂布的Pt催化剂量为 0 .2mg/cm2 时 ,80℃时的甲醇电氧化峰值电流达到 132mA/cm2 ,而峰值电位相对于Hg/Hg2 SO4电极 (MSE)仅为+0 .66V ,经多次循环扫描达到稳态峰值电流后 ,峰值电位不产生正移。XRD分析表明 ,催化剂中的铂以Pt( 111)晶态存在。采用液体进样 ,甲醇浓度为 2 .5mol·L- 1 ,常压、工作温度为 80℃时 ,DMFC单电池开路电压为 0 .58V ,输出电压为 0 .4V时 ,单电池输出电流达 16mA/cm2 。     

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。     

DMFC中电催化剂的研究进展

从阳极催化剂的开发和阴极催化剂的开发两个方面重点综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)中电催化剂的研究进展.概述了甲醇电催化氧化机理.研究表明:阳极催化剂材料不仅可利用铂基二元或多元合金,而且可利用不含贵金属铂的电子导电混合氧化物,同时开发新的具有高活性和对甲醇无活性的氧还原反应非贵金属催化剂,应成为阴极催化剂研究的一个重要方向.     

直接甲醇燃料电池研究现状及主要问题

直接甲醇燃料电池 (DMFC)具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点 ,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源 ,具有广阔的发展前景。从DMFC性能研究、甲醇穿过Nafion膜渗透的影响、膜研究及电催化剂研究等四个方面描述了直接甲醇燃料电池的研究现状及存在的主要问题 ,结合当前的最新研究成果 ,给出DMFC研究中需要解决的几个关键问题     

新型炭载TM-N/C氧还原反应催化剂的研究进展

燃料电池氧化还原反应具有反应速度慢、反应途径多样性的不利特点,需在催化剂作用下才能进行。对铂基催化剂的依赖使质子交换膜燃料电池(PEMFC)成本过高,限制了其大规模商业应用。研究成本低廉、有良好的ORR催化活性、对电子反应途径有好的选择性、对甲醇有耐受性、良好的稳定性的阴极催化剂是PEMFC实现大规模商业化使用的关键。过渡金属TM-N/C催化剂是近几年兴起的一类氧还原反应催化剂,被认为是最有希望取代铂基催化剂的产品。从影响催化性能的因素、催化活性位两个方面综述了TM-N/C氧还原反应催化剂的研究发展状况。     

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。     

醇类燃料电池电催化剂的研究进展

综述了目前醇类(以直接甲醇燃料电池为主)质子交换膜燃料电池贵金属和非贵金属两类电催化剂以及催化剂载体的最新研究进展;指出了电催化剂研究的方向和面临的问题;同时介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)电催化剂的初步研究概况。     

金属掺杂复合催化剂对氧还原反应的电活性

将三聚氰胺与甲醛的聚合树脂产物与一定量的碳粉混合,在N2气氛中高温炭化后制得催化剂载体。将该催化剂载体与聚苯胺混合后,再分别加入Co(NO3)2·6 H2O、Fe Cl3·6 H2O或乙二胺,混合物在N2气氛下通过高温热处理制得氧阴极还原催化剂Fe/Co/N/M。采用扫描电镜、X射线衍射仪对催化剂进行了表征。利用循环伏安及旋转圆盘电极等电化学方法对催化剂的氧还原(ORR)性能进行了测试。结果表明,采用分步加入金属Fe和Co的方式得到的催化剂Fe/Co/N/M在碱性溶液中具有较好的ORR电催化活性,ORR电流密度(2 000 r/min)为8.4 m A/mg@-0.8 V(vs.SCE),ORR起始电位为-0.12 V(vs.SCE)。     

Mo对石墨烯负载PtRu催化剂甲醇电氧化促进作用

采用Hummers液相氧化法合成氯化石墨,进而在室温下采用浸渍还原法制得石墨烯(G)负载的PtRu/G和PtRuMo/G催化剂.采用X射线衍射(XRD)、能量散射X射线谱(EDX)及扫描电镜(SEM)对氧化石墨和催化剂进行了表征,并使用交流阻抗法(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)和计时安培法(CA)测试了催化剂催化甲醇电氧化的性能.结果表明:PtRuMo/G和PtRu/G催化剂的粒径分别为4.7、6.4 nm,PtRuMo/G催化剂催化甲醇电氧化的活性和稳定性都高于PtRu/G催化剂,Mo对PtRu/G催化剂的掺杂改性具有良好的促进作用.     

直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池（DMFC）功率密度高,燃料甲醇易得、储存和携带方便,既可作为大型的动力电源,又可作为小型电子设备的电源,是目前燃料电池研究领域的一个热点。但由于甲醇渗透、贵金属的使用等问题,阴极催化剂还有很多方面需要改善。介绍了近年来直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究与进展,提出了存在的问题及可能的发展趋势。     

碱性介质中甲醇在PdMo/MWCNT上的电化学氧化

采用乙二醇还原法制备了直接甲醇燃料电池阳极Pd Mo/MWCNT催化剂,并通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)及电化学阻抗谱(EIS)等手段,考察了Pd Mo/MWCNT催化剂在碱性介质中对甲醇电氧化反应的催化性能。结果表明,Mo的引入改善了Pd纳米粒子的分散性并提高了其甲醇电氧化性能。经300℃焙烧后得到的Mo氧化物对Pd纳米催化剂的甲醇氧化活性和抗中毒能力具有较好的促进作用。     

燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢研究进展

介绍了燃料电池电动车的研究与发展,评述了在燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢的现实意义.重点讨论了甲醇水蒸气重整制氢催化剂体系:铜系催化剂和贵金属系催化剂.详细介绍了铜系催化剂的开发研究现状,铜系催化剂的活性组分,以及制备工艺、活化条件、反应状况和催化剂的物理结构等因素对铜系催化剂性能的影响.阐述了贵金属催化剂的研究现状以及甲醇水蒸气重整制氢新型催化剂的开发.评述了甲醇水蒸气重整制氢的反应机理和反应动力学的研究现状.     

四元甲醇氧化电催化剂的组合化学法筛选

采用组合化学法在一片碳纸上制备了220个不同组分的催化剂(称为组合催化剂库),各催化剂的组成是Pt、Ru、Sn和W4种金属的不同组合。以此载有组合催化剂库的碳纸作为阳极,用紫外激发荧光法对组合催化剂库中的所有组分进行高通量筛选,以期找到对于甲醇氧化活性较高的组分。结果发现,在组合催化剂库中,含铂的二元、三元和四元催化剂里均有活性高于铂的组分,Pt(44)Ru(56)、Pt(89)Sn(11)和Pt(45)Ru(33)Sn(11)W(11)的活性较高,其中,Pt(44)-Ru(56)活性最高,RuW二元组分的活性也高于纯铂。半电池和单体电池测量结果与组合化学方法的结果一致。     

直接甲醇燃料电池性能研究

以自制的PtRuMo/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂制备了膜电极,考察了单电池在常压下的性能,分析了影响电池性能的因素。研究结果显示以氧气为氧化剂在常压、室温工作,50mA/cm~2时,稳定输出电压0.237V;以空气为氧化剂时,在常压、室温工作,输出电流密度40mA/cm~2时稳定的输出比功率为8mW/cm~2。适宜的操作条件:甲醇浓度为2.5mol/L,甲醇流量为1.04mol/L,氧气流量范围60￣100SCCM,空气流量范围为125￣200SCCM。电池性能的初步分析显示,催化层中存在较高的质子传递电阻,使得电池在大电流放电时性能下降较快,限制了比功率的提高。