乙二醇法制备质子交换膜燃料电池铂碳催化剂的研究

质子交换膜燃料电池因为具有能量密度高、环境友好、噪音小、便携等优点，正得到越来越多的关注，其中的核心部件之一—催化剂层，目前主要使用铂碳催化剂制得。在使用乙二醇法制备燃料电池铂碳催化剂的实验中，首先通过调节乙二醇与水的质量比，获得了不同电化学性能的铂碳催化剂。进而探究了不同反应温度对制得铂碳催化剂电化学性能的影响。通过实验发现，较高的反应温度可以适当提升催化剂氧还原活性；而较低温度下，铂会缓慢还原成尺寸较大的铂纳米颗粒，因此，浆料的搅拌过程也会影响所得催化剂的性能。通过调节反应时加入氢氧化钠的质量，获得了不同粒径分布的铂碳催化剂，并探究了其电化学性能。实验结果表明，铂碳催化剂制备过程中，乙二醇与水的比例、反应温度、搅拌时间、氢氧化钠加入量都会对所制得铂碳催化剂的电化学性能产生影响。     

燃料电池氧电极催化剂的研究现状

燃料电池是一种环境友好的发电装置。氧还原反应阴极催化剂对燃料电池的性能起着非常关键的作用。因此,开发高效的氧还原催化剂一直是燃料电池工作者非常关注的课题。综述了近几年燃料电池阴极催化剂的研究进展,提出了存在的问题和可能的发展趋势。     

非铂、低铂燃料电池催化剂的研究进展

燃料电池的性能好坏、寿命长短以及成本高低都受到催化剂这一关键材料的制约,近年来人们除了在提高催化剂活性方面做了大量工作以外,在降低催化剂成本方面也做了大量研究推进工作.介绍了燃料电池非铂、低铂催化剂主要体系在低温燃料电池的最新研究进展,提出了燃料电池催化剂面临的挑战.     

聚合物电解质燃料电池阴极非贵金属电催化剂

为了开发替代聚合物电解质燃料电池 (PEFC)中用于阴极氧还原的贵金属催化剂 ,同时为了提高液体进料直接甲醇燃料电池 (LFDMFC)中阴极催化剂抗甲醇中毒性能 ,基于非贵金属的氧还原催化剂的研究开发工作大量展开 ,介绍了两类用于PEFC中阴极氧还原的非贵金属催化剂———N4 金属大环化合物催化剂和Chevrel相催化剂 ,包括催化剂制备方法、催化活性以及催化机理分析等。对LFDMFC抗甲醇中毒的阴极催化剂进行了分析 ,并指出两类非贵金属催化剂都具有良好的抗甲醇中毒性能     

阴离子膜燃料电池阴极非贵金属催化剂研究进展

与质子交换膜燃料电池相比,阴离子交换膜燃料电池不仅能显著提高阴极氧还原反应(ORR)动力学,而且可采用非贵金属催化剂大幅降低成本和减少极板腐蚀,成为新能源领域中的研究热点。对阴离子膜燃料电池中阴极非贵金属氧还原催化剂的研究进展进行了详细评述,在此基础上提出杂原子掺杂的多孔纳米碳材料和以其为载体担载合金化的非贵金属是阴离子交换膜燃料电池阴极催化剂今后的发展方向。     

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.     

燃料电池阴极催化剂的研究进展

氧气在传统碳载铂电催化剂表面发生电化学还原反应时存在较高过电位 ,高达 3 0 0～ 40 0mV ,在很大程度上降低了电池性能。因此研制新型阴极催化剂以提高催化活性、降低氧阴极过电位成为研究热点。对燃料电池阴极催化剂研究的发展现状做了详细介绍 ,其中主要包括催化剂的制备、活性与寿命 ,同时对有关新型催化剂催化活性提高的各种解释做了归纳和分析 ,主要包括最小原子间距理论、雷尼效应和表面电子结构理论。     

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。     

燃料电池Pt基阴极催化剂研究进展

对于燃料电池阴极氧还原反应,贵金属Pt被认为是最佳的催化剂活性组分。但是,纯Pt价格昂贵,在反应过程中容易受到小分子中间产物的毒化而失活。为了降低Pt的用量同时提高催化剂的活性,多种新型的Pt基阴极催化剂如合金及其复合材料、金属间化合物、核壳结构、空心结构及其他特殊形貌的催化剂都已经被研究,经测试,这些催化剂都能有效地提高阴极氧还原反应速率。对近些年出现的一些新型的Pt基阴极催化剂的研究进展进行了简要的概述。     

直接甲醇燃料电池阳极铂辅助催化剂

介绍了直接甲醇燃料电池(DMFC)的工作原理、存在的主要问题及解决办法,详细阐述了几种阳极铂辅助催化剂钌、钨、钼、钛等元素或化合物对甲醇电催化氧化的作用机理和优缺点;分析了DMFC存在的优势以及发展速度比其它燃料电池缓慢的主要因素。     

聚合物电解质燃料电池中的酞菁催化剂

为了降低聚合物电解质燃料电池(PEFC)的成本,提高直接甲醇聚合物电解质燃料电池(DMFC)中正极催化剂对甲醇渗漏的不敏感性,开发全新的氧还原电催化剂以替代传统的铂(Pt)催化剂的工作正在展开。详细描述了金属酞菁类大环化合物(MPc)代替Pt在PEFC中作为氧还原电催化剂的使用和各种MPc构型及处理方法对氧还原电催化活性的影响。从理论上对MPc的氧还原电催化机理进行了介绍,并给出金属酞菁类化合物在PEFC中作为氧还原催化剂的使用方法。     

丰田中央研究所研究成功不使用铂催化剂的燃料电池

日本丰田中央研究所在夏威夷举行的电气化学国际学会上公布了燃料电池催化剂使用以钴为中心的有机复合体的新材料，使燃料电池的催化剂不再使用稀有金属铂，燃料电池的成本有望降低。该研究成果适用于燃料电池的空气电极。     

低铂Pt/FePO_4/C催化剂在PEMFC中的应用

采用乙二醇还原法制备了Pt含量为5%(质量分数)的Pt/C和Pt/FePO4/C催化剂,并用透射电镜(TEM)表征催化剂的形貌.催化剂中Pt粒子在载体上高度分散,且粒径均匀.Pt/FePO4/C和Pt/c催化剂的平均粒径分别为1.2nm和0.9 nm.实验结果表明,Pt/FePO4/C催化剂具有较Pt/C更高的电化学活性比表面积和催化氧还原的活性.分别利用两种催化剂制备PEMFC阴极,Pt的担量均为0.08mg/cm2.以氧气为阴极反应气时,采用Pt/FePO4/C和Pt/C的PEMFC单电池的峰值功率密度分别为763mW/cm2和663mW/cm2;阴极催化剂质量比功率分别为9.54kW/g Pt和8.29kW/gPt;即作为PEMFC阴极催化剂,Pt/FePO4/C具有更高的催化活性.     

合金化提高铂在PEMFC氧还原反应中的催化活性

用液相沉积-高温合金化法制备了铂基合金催化剂,用能量散射光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)技术对催化剂的结构进行了研究,并测试了使用此催化剂的质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能,结果表明铂基合金具有面心立方的结构,铂与过渡金属的原子比接近3∶1;制备的催化剂性能优越,具有比纯铂更强的电催化能力,催化剂活性由高到低的顺序是Pt-Cr/C→Pt-Co/C→Pt-Ni/C→Pt/C。讨论了合金元素对催化剂活性的强化作用,认为合金元素的引入减小了Pt-Pt原子间距,降低了Pt的d电子轨道占有率,提高了催化剂的性能。     

锌空气电池钴铁基电催化剂的制备方法

氧电极的氧析出反应(OER)和氧还原反应(OER)的缓慢的动力学,是影响锌空气电池发展的制约因素,高效稳定的电催化剂是使OER和ORR快速发生的重要途径。综述了应用于锌空气电池阴极部分的CoFe基电催化剂的制备方法和催化性能方面的进展。     

燃料电池阴极非铂Fe/N/C和Co/N/C电催化剂的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极和阳极的电催化剂仍以铂为主,由于铂的价格昂贵,资源匮乏,这是造成PEMFC成本高的原因之一,大大限制了其被广泛地应用。降低贵金属催化剂用量,寻求廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。对于阴极催化剂,研究重点一方面是改进电极结构,提高催化剂的利用率,另一方面是寻求高效廉价的可替代贵金属的催化剂。介绍了一种非贵金属的阴极电催化剂(Fe/N/C和Co/N/C体系)的研究进展,包括制备方法的发展历程、载体的影响、前驱体的影响(Fe/Co)、热处理工艺的影响、催化活性的评价方法及催化机理初探和稳定性。该体系的催化剂由于原料来源广泛、价格低廉,使其受到了广泛的关注,同时其活性也相比早期的研究有了很大的提高,但是目前制约其应用的一大因素是其稳定性,这需要我们不断地努力才能实现该种非贵金属催化剂的应用。     

氧在几种多孔炭材料中的扩散性能

比较了炭涂布的Pt旋转圆盘电极的氧还原反应.研究的多孔炭包括炭黑、炭气凝胶和多壁碳纳米管.实验发现,在炭气凝胶涂布的电极上,氧还原反应的极限电流比其他两种材料大很多,说明氧在炭气凝胶中的扩散速度更快.这很可能是炭气凝胶在燃料电池阴极催化剂载体方面取得优良性能的原因之一.     

水热合成DMFC阴极碳载Pd-Fe催化剂

报道了用水热法合成直接甲醇燃料电池(DMFC)阴极碳载Pd-Fe(Pd-Fe/C)催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂进行了结构表征;结果表明:水热法合成的Pd-Fe/C催化剂中的金属粒子,其平均粒径较小,分散均匀;电化学测试表明:Pd-Fe/C催化剂对氧还原反应有很高的电催化活性.     

催化剂用纳米铂的制备方法研究

铂的纳米化是提高铂催化剂催化效率的一种重要方法。对当前纳米铂制备方法的研究进行了综述,介绍了纳米铂制备过程中广泛使用的稳定剂的稳定机理以及稳定剂对铂性能产生的影响;认为未来制备纳米铂更倾向于选择具有双重效应的稳定剂。     

碱性燃料电池氧电极的研究——制备条件对 Ag-Ni-Bi-Hg/C 催化剂活性的影响

我们的研究表明，Ａｇ－Ｎｉ－Ｂｉ－Ｈｇ／Ｃ催化剂对碱性燃料电池中氧的阴极还原具有较高的活性。本文对上述催化剂的制备条件进行了研究。结果表明，还原剂的选择和搅拌强度对催化剂的活性有明显影响，与硼氢化钾和葡萄糖相比，甲醛是一种优良的制备银催化剂的还原剂；ＸＲＤ（Ｘ射线衍射分析）和ＳＥＭ（扫描电镜分析）证实提高搅拌强度可以使银的结晶趋于无定型化，并使银结晶粒度减小。用此化学还原法制得的催化剂其性能具有良好的重现性。