直接甲酸燃料电池近年来的发展概况

本文在讲述直接甲醇燃料电池（DMFC）的问题的基础上,概述了直接甲酸燃料电池（DFAFC）的优点和存在问题,最后讲述了为解决DFAFC的问题,如Pd催化剂对甲酸氧化差的电催化稳定性、Pd催化剂能分解甲酸和Pd易在酸性电解液中溶解等而进行的研究概况.     

pH值对微波乙二醇法制备Pd/C催化剂性能影响

采用微波辅助乙二醇还原法在不同pH值条件下快速高效地制备了Pd/C催化剂,并分别采用X射线衍射光谱法(XRD)和透射电子显微镜法(TEM)技术表征样品的晶体结构和颗粒形貌,采用循环伏安法(CV)测试Pd/C催化剂电催化氧化甲酸的性能。XRD结果表明制得的催化剂均为Pd面心立方结构,随着还原pH值的增高,样品的相对结晶度降低,平均粒径减小。TEM结果表明,当NaOH加入量为0.7 mL、pH=10.2时,催化剂的平均粒径为(3.0±0.7)nm,颗粒粒径分散性较好,也表现出最好的电催化性能。从CV曲线可见,随着pH的增高制得的Pd/C催化剂电催化氧化的性能先提高后降低,Pd/C-10.2氧化峰电位下Pd的质量比活性达到1 590 mA/mg,分别是Pd/C-9.0和Pd/C-12.1的3倍和2.5倍。     

DFAFC膜电极组件阳极催化层结构的设计

设计了混合单催化层[m(PtRu)∶m(Pd)=1∶1]、双催化层[m(PtRu)∶m(Pd)=1∶1]和三层催化层[m(PtRu)∶m(Pd)∶m(PtRu)=1∶2∶1]等阳极催化层结构的膜电极组件(MEA),催化剂总载量均为8 mg/cm2。混合单催化层和三层催化层可提高直接甲酸燃料电池(DFAFC)的稳定性和燃料利用率。以2 mol/L甲醇+10 mol/L甲酸为燃料,三层催化层MEA的峰值功率密度从以10 mol/L甲酸为燃料的36.6 mW/cm2提高到43.1 mW/cm2,放电电压从0.44 V提高到0.45 V。     

直接甲酸燃料电池阳极催化剂研究进展

直接甲酸燃料电池（DFAFC）具有较高的理论开路电压、较低的燃料渗透速率以及低温下具有高的能量密度,因而受到广泛关注。简要介绍了甲酸电催化氧化机理,综述了目前DFAFC阳极催化剂的研究进展,并探讨了研究中尚存在的问题和今后发展方向。     

钯三维纳米网的制备及其对甲酸氧化的电催化性能

以K2PdCl4和K4Fe(CN)6为反应物制备出了一种具有三维网状结构的无机高分子聚合物水凝胶,凝胶的形貌和组成通过各种方法进行表征,发现制得的Pd具有特殊的海绵状结构,即三维网状结构。同时,电化学测试表明,这种具有海绵状结构的Pd催化剂对甲酸氧化具有良好的电催化性能。     

直接甲酸燃料电池的研究进展

从甲酸的特性和直接甲酸燃料电池(DFAFC)的优势出发,介绍了DFAFC的研究进展.分析了膜电极组件(MEA)中的关键材料,电催化剂和质子交换膜等对DFAFC性能的影响.总结了单体电池性能下降的原因,并讨论了DFAFC目前存在的问题.     

PdCu合金催化剂对甲酸氧化的电催化性能

以大规模电弧放电法制得的纳米Cu粉为原料,通过PdCl2溶液部分置换的方法合成了PdCu纳米颗粒。扫描电子显微镜法(SEM)和透射电子显微镜法(TEM)的结果表明PdCu纳米颗粒是通过自组装的方式形成了直径约为50 nm左右的空心结构。X射线衍射光谱法(XRD)结果证明Pd进入Cu的晶格,形成了PdCu合金。甲酸的循环伏安法与计时安培法测试表明Cu的存在能够大幅度提高Pd对甲酸的催化氧化性能和稳定性。Pd∶Cu比例为2∶1的PdCu合金催化剂具有最高的稳定性和活性。X射线光电子光谱法(XPS)结果表明Pd与Cu之间的强相互作用可能是催化剂活性提高的主要因素。     

钯三维纳米网的制备及其对甲酸氧化的电催化性能

以K2PdCl4和K4Fe（CN）6为反应物制备出了一种具有三维网状结构的无机高分子聚合物水凝胶，凝胶的形貌和组成通过各种方法进行表征，发现制得的Pd具有特殊的海绵状结构，即三维网状结构。同时，电化学测试表明，这种具有海绵状结构的Pd催化剂对甲酸氧化具有良好的电催化性能。     

碱性介质中甲醇在PdRu/MWCNT上的电催化氧化

采用乙二醇还原法制备了碱性直接甲醇燃料电池Pd Ru/MWCNT阳极催化剂,并考察了其电催化性能。透射电子显微镜(TEM)结果显示,Ru的加入可以改善Pd纳米粒子在碳载体表面的分散性。X射线光电子能谱(XPS)显示,在Ru的作用下,金属Pd的氧化态有所升高。电化学测试结果表明,Pd Ru/MWCNT催化剂在碱性溶液中对甲醇电氧化反应具有较高的催化活性和较好的抗中毒能力。     

壳聚糖对Pd/C乙醇氧化性能的影响

以壳聚糖(Chitosan)修饰的炭黑为载体,用微波辅助法制备Pd/C-Chit电催化剂,考察了壳聚糖的引入对Pd在炭黑上的分散效果及电催化性能的影响。壳聚糖的引入改善了Pd粒子的分散性,乙醇氧化反应的电流密度从143 mA/cm2提高到155 mA/cm2,乙醇氧化的起始电位从-0.481 V负移到-0.515 V,动力学性能得到改进。     

PEI-GNs/PMo_(12)复合膜负载Pd对甲酸氧化催化性能研究

利用层层自组装法制备了PEI-GNs/PMo_(12)复合膜,以PEI-GNs/PMo_(12)复合膜为载体,利用电化学还原法制备了复合膜载Pd催化剂(Pd/PEI-GNs/PMo_(12))。运用X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对催化剂的组成、结构、形态进行表征,结果表明:实验成功制备了Pd/PEI-GNs/PMo_(12)催化剂,且Pd/PEI-GNs/PMo_(12)改善了Pd粒子的分散性。运用电化学方法考察了Pd/PEI-GNs/PMo_(12)对Pd纳米粒子电催化性能的影响,结果表明,相对于Pd催化剂,Pd/PEI-GNs/PMo_(12)催化剂表现出更高的催化活性和稳定性,这主要是由于Pd粒子在PEI-GNs/PMo_(12)载体上形成均匀分散的纳米粒子及PEI-GNs/PMo_(12)良好的电子传递能力。     

各种质子交换膜燃料电池优点和产业化的问题

介绍了不同类型的质子交换膜燃料电池(PEMFC):氢-氧PEMFC、直接甲醇燃料电池(DMFC)和直接甲酸燃料电池(DFAFC)的优点和产业化的问题。     

各种燃料电池产业化概况

综述了各种燃料电池的可能应用领域;分析了目前燃料电池在商品化过程中存在的主要问题;认为,直接甲酸燃料电池(DFAFC)相对于其它系列的燃料电池在技术和成本方面具有更多的优势,小功率的DFAFC可能最先实现商品化;我国应优先支持DFAFC的开发,以加速它的商品化进程。     

碳纳米管负载钯催化剂的制备及其电极研究

采用对碳纳米管进行混酸中超声处理,并通过浸渍一还原方法,在碳纳米管表面上形成了分散均匀的Pd纳米粒子,得到了Pd／CNTs催化剂。用扫描电镜（SEM）对酸化后CNTs试样进行表征,并在酸性介质中采用交流阻抗法测试Pd／CNTs催化剂工作电极的电化学催化活性。结果表明：Pd／CNTs催化剂能够表现出较强的电催化活性。     

混合动力汽车用铅炭电池电解液加入磷酸的研究

本文研究了电解液中添加磷酸对混合动力汽车用铅炭电池性能的影响。通过循环伏安、线性扫描曲线和电池循环寿命测试表明,电解液添加磷酸可显著抑制正极板析氧,但同时也会抑制正极充电反应。所以,混合动力汽车用铅炭电池电解液不适合添加磷酸。     

燃料电池Pt_3Pd/C电催化剂的表征与应用

采用自主开发的乙二醇制备方法对毫克级的实验室级别催化剂的放大制备工艺进行研究。将Pt3Pd/C合金催化剂的单次制备从0.1、1 g到10 g的逐级放大过程中,合金纳米颗粒的尺寸分布与形貌(TEM表征)、晶体结构(XRD表征)与电化学性质(循环伏安扫描与氧还原极化曲线测试),均保持良好的一致性。10 g级别放大制备的Pt3Pd/C在半电池测试中表现出良好的稳定性;在全电池测试过程表现出优于商业Pt/C的电催化性能;在组装的电堆模块及发动机系统表现出优于商业Pt/C电催化活性及稳定性,为车用燃料电池合金电催化剂的批量制备与电堆应用奠定了基础。     

直接二甲醚燃料电池性能的初步研究

研究了阳极催化剂及电解质膜对直接二甲醚燃料电池(DDFC)性能的影响,并与直接甲醇燃料电池(DMFC)进行了比较.在低电压区,以Pt/C为阳极催化剂的DDFC性能较好;在高电压区,Pt-Ru/C的催化行为更好.DDFC的开路电压随着Nafion膜的增厚而升高,使用Nafion115膜的DDFC最大功率密度为46 mW/cm2.在低电流密度区,DDFC的性能优于DMFC;在高电流密度区,DMFC的性能较好,DDFC的最大功率密度约为相同条件下DMFC的84%