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。     

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.     

直接甲醇燃料电池无担载阳极制备新方法

提出了一种新的直接甲醇燃料电池(DMFC)无担载阳极制备方法,其特征是先用催化剂前体与聚合物电解质的溶液涂制电极,再将成形的电极中的催化剂前体还原成金属。实验结果表明,新方法所制无担载PtRu电极中Nafion的最佳含量为10%,催化剂的粒度为3～4nm;电极甲醇氧化性能优秀,在90℃、催化剂载量3.7mg/cm2Pt 2mg/cm2Ru、极化电势为0.35V的条件下可获得360mA/cm2的阳极性能。将采用新方法制得的无担载PtRu电极组装成DMFC单电池,在90℃,阴极O2压强为2.02×105Pa的条件下,电池可获得207mW/cm2的输出功率。     

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。     

高活性的PtRu/C抗CO催化剂

采用共沉积还原法制备了高分散度的催化剂PtRu/C。对此催化剂进行的XRD晶相分析表明 ,PtRu/C中的双金属形成了合金 ,并具有较高的分散度。通过EMFC中单电池的伏安曲线和循环伏安法考察了自制PtRu/C催化剂的活性 ,并与Pt/C和Johnson Matthey公司的PtRu/C进行了比较。由循环伏安中氢的氧化脱附峰的面积和电池纯氢燃料的性能 ,得到催化剂对H2 的活性顺序是 :Pt/C >自制的PtRu/C >Johnson MattheyPtRu/C ,而对H2 / (5× 10 -5)CO燃料的活性顺序是 :自制的PtRu/C >Johnson MattheyPtRu/C >Pt/C。通过对循环伏安中CO氧化过程的研究认为 ,CO的氧化通过双功能机理 (Bifunctionalmechanism)进行 ,Ru的加入提高了催化剂对H2 O的活性 ,使PtRu表面容易形成吸附态的含氧物种 (OH ) ads,从而降低了催化剂氧化CO的电势。     

Pt/石墨烯催化剂的合成及甲醇电氧化性能

分别以鳞片石墨(fG)、膨胀石墨(eG)和超细石墨粉(sG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用简单的原位还原法在乙二醇中同时还原H_2PtCl_6和氧化石墨烯(GO)制备Pt/fGr、Pt/eGr和Pt/sGr催化剂。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对材料进行表征,并比较了催化剂对甲醇氧化的电催化性能。结果表明,所制备的氧化石墨烯均为透明、片状,其中sGO质量最优。Pt纳米粒子粒径为2~2.5nm,均匀分散在石墨烯表面和边缘。催化剂对甲醇氧化的电催化性能和稳定性大小顺序为Pt/sGrPt/eGrPt/fGr,其性能都高于Pt/C催化剂。     

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.     

甲醇在电沉积PtRu催化剂上的电催化氧化

在Pt、Ru金属前驱体混合溶液中,采用脉冲电流(PC)沉积制备PtRu催化剂,最佳脉冲电流密度JP=2.00 mA/cm2,导通时间ton=100 ms,关断时间toff=300 ms.与恒电流(DC)沉积制备的PtRu催化荆和商品PtRu催化剂相比,PC沉积制备的PtRu催化剂对甲醇氧化的起始电位负移了0.06 V,峰电流密度分别增加了127.2%和104.9%.SEM和EDS结果表明,PC沉积制备的PtRu催化剂的平均粒径比DC沉积制备的减小约300 nm.     

CH3COONa对PtRu/C催化剂性能的影响

采用浸渍还原法制备了PtRu/C(20%)直接甲醇燃料电池阳极催化剂;研究了CH3COONa与氯铂酸的物质的量比对催化剂性能的影响;通过XRD和TEM对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析;用循环伏安曲线和阶跃电位曲线研究催化剂对CH3OH的电催化氧化.结果表明:CH3COONa与氯铂酸的物质的量之比在2.0～3.0范围内,催化剂的性能较优;当比值为2.4时,所制备的催化剂的电催化活性最好.     

Pt-SnO2/C催化剂对甲醇的电催化氧化

采用浸渍法合成了Pt/C及Pt-SnO2/C催化剂。SEM结果表明:催化剂存在团聚现象,颗粒较大。循环伏安法(CV)研究表明:与Pt/C相比,Pt-SnO2/C不但降低了甲醇氧化的起峰电位(约0.2 V),并提高了电催化活性。SnO2有利于形成OH-吸附,加速了甲醇氧化中间体CO的脱附。     

工作条件对钛网基MEA性能的影响

为研究工作条件对钛网基MEA性能的影响,以钛网作为电极支撑体材料,以Nafion117作为质子交换膜,以PtRu/XC-72R作为阳极催化剂,以Pt/XC-72R作为阴极催化剂,采用滴涂的方法制备了钛网基MEA阳极和阴极。采用成型温度为135℃,成型压力为5 MPa,保压时间为180 s的条件热压制备钛网基MEA并在工作条件进行测试,研究结果表明:(1)无论是在室温25℃条件下还是在高温60℃条件下,阴极氧化剂采用0.1 MPa的100 mL/min氧气的功率密度峰值均高于采用自呼吸空气的功率密度峰值;(2)无论是在室温25℃条件下,还是在高温60℃条件下,无论阴极氧化剂为自呼吸空气,还是0.1 MPa的100 mL/min氧气,电解液中的甲醇浓度对钛网基MEA的影响呈现了一致性,即当甲醇浓度从0.5 mol/L变大到1.0 mol/L时,钛网基MEA的功率密度峰值是增大的,当甲醇浓度从1.0 mol/L经过1.5mol/L增大到2.0 mol/L时,钛网基MEA的功率密度峰值逐渐减小;(3)当工作温度从25℃逐渐增大到80℃,钛网基MEA的功率密度峰值从5.19 mW/cm2逐渐增大到17.10 mW/cm2。     

Pt与PtRu催化剂上甲醇氧化反应的红外光谱

采用热分解方法,利用氯铂酸和三氯化钌为原材料在特定条件下制作了直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极PtRu催化剂,这种催化剂被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为PtRu/Ti电极.为了与该新型电极作比较性研究,同样采用了热分解方法利用氯铂酸为原材料使用同样的制作条件制作了Pt催化剂,这种催化剂也被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为Pt/Ti电极.利用在线傅里叶变换红外(FTIR)光谱对Pt和PtRu催化剂上甲醇氧化的反应机理作了研究.结果表明该PtRu催化剂对甲醇氧化生成CO2起着显著的促进作用,并随反应温度的升高而加速.     

钼酸盐的电化学行为及其对甲醇氧化的催化作用

用循环伏安和线性电位扫描法研究了硫酸溶液中多晶铂电极上Na2 MoO4 的电化学行为及其对甲醇氧化的催化作用。结果表明 ,Na2 MoO4 在 3 .7mol/LH2 SO4 溶液中 ,一步还原生成不稳定的有色产物钼青铜 (HxMoO3) ,还原峰电位为0 .0V(相对于饱和甘汞电极 ) ,并有一对应氧化峰。多晶铂电极因钼酸盐的还原与氧化而得以修饰。这种修饰电极对甲醇的氧化有很强的催化作用。修饰多晶铂电极上甲醇的氧化电流远大于未修饰多晶铂上的氧化电流。在 1mol/LCH3OH + 0 .0 5mol/LNa2 MoO4 + 3 .7mol/LH2 SO4 溶液中 ,正向扫描电位超过还原钼酸盐氧化峰电位后 ,氧化电流大于相应甲醇和钼酸盐硫酸溶液中氧化电流和的 2倍以上。甲醇在未修饰多晶铂电极上由于吸附一氧化碳中毒引起的电流下降现象 ,也因还原钼酸盐的修饰作用而消失。     

杂多酸改性PtRu/C催化剂的研究

采用金属粒子在载体上的不同负载顺序制备了甲醇电氧化PtRuPMo12/C催化剂.TEM测试结果显示,PMo12能吸附在PtRu表面并在载体表面均匀分布.循环伏安测试表明,与PtRu/C催化剂相比,PtRu/C-PMo12催化剂具有更高的活性和更负的起始氧化电位.计时电流曲线表明,PtRu/C-PMo12催化剂活性衰减较慢,具有较高的抗CO中毒能力.XPS结果表明,在PtRu/C-PMo12催化剂中,Pt主要以零价态存在.     

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.     

Pt-ZrO2/C催化剂对CO电氧化机理探讨

采用传统的浸渍还原法制备了Pt-ZrO2[20%Pt-ZrO2(质量分数)]催化剂并研究了其对CO电氧化的催化活性.CO溶出实验结果表明:ZrO2的加入使吸附在催化剂表面的CO氧化电位向低电位方向移动,有利于提高催化剂的抗CO中毒能力.利用平均场模型和RO-PG模型对吸附在Pt-ZrO2/C电极表面的CO氧化机理进行了模拟,结果表明在Pt-ZrO2/C电极表面吸附的CO氧化遵从平均场模型.     

Preparation of high dispersion and high performance PtRu/CNTs catalyst by an organic colloid method

Direct methanol fuel cell(DMFC)is considered as one of themost promising options to solve the future energy problem becauseof their high energy conversion efficiency,low pollutant emission,low operating temperature,and si mplicity of processing of liquidf…     

铅粉在不同浓度硫酸电解质中电化学行为研究

硫酸对铅蓄电池性能具有较大的影响.对采用铅粉填充的微孔研究电极,在不同浓度硫酸体系中进行循环伏安测试.实验结果表明：随着硫酸浓度增加,阳极电势增加,但电流峰值先增大后减小,当硫酸浓度为3 mol/L时,其阳极初期容量达到最大值4.84 mAh;同时对不同条件下一些峰的变化进行解析,充电时酸浓度增加会促进α-PbO的还原反应;酸浓度增大,析氧量减少,析氢量增多,析氢析氧电位正移;通过不同浓度下对阳极100次循环测试发现,随着循环次数的增加,还原峰电流先增大后减小,峰电位也发生了偏移;当硫酸浓度较低时,铅粉循环伏安的稳定性较好,且阳极放电容量的保持率较好,当硫酸浓度增大时,铅粉循环伏安的稳定性变差.