直接甲醇燃料电池阳极催化剂载体的研究进展

阳极催化反应的反应动力学缓慢是限制直接甲醇燃料电池(DMFC)技术发展的主要原因之一,其中催化剂载体对阳极催化反应有重大影响,载体材料的选择对于决定催化剂乃至燃料电池的性能、效率、稳定性和成本都至关重要。基于对30多篇文献的分析,本文分类综述了用于DMFC碳基催化剂载体包括炭黑、介孔碳、碳纳米管(CNTs)、石墨烯和碳纤维纸,非碳基催化剂载体包括金属有机框架(MOF)、新型二维材料MXenes、钛基材料等材料的研究进展。     

直接甲醇燃料电池用铂-钌阳极催化剂

直接甲醇燃料电池（DMFC）是质子交换膜燃料电池（PEM）的变种，可直接使用甲醇溶液，不需要前期处理。在DMFC中，像标准的PEM燃料电池一样，甲醇在阳极上转变成二氧化碳和氢气，氢气再与氧气发生反应。传统的DMFCs用材包括铂-钌（Pt-Ru）电催化剂和作为电催化剂载体的各种形态的碳。为了改善DMFCs的性能，使用对甲醇氧化具有高活性电催化剂是十分必要的，这样的催化剂通常是由无载体的金属浆料或者载于高比表面的导电碳上的纳米复合材料制成。目前，用于甲醇氧化的电催化剂主要是含铂的混合金属催化剂。 美国范德比尔特（Vanderb…     

稀土在直接甲醇燃料电池铂基催化剂中的应用及研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)以其高效、低污染的特点而备受关注。铂基电催化剂被认为是DMFC阳极的有效催化剂。但由于在甲醇氧化过程中铂的活性中心容易被产生的中间产物如CO等吸附和堵塞,导致催化活性降低,稳定性差,严重制约了直接甲醇燃料电池推广应用。稀土元素由于其4f轨道独特的电子结构和相应的镧系收缩效应,在铂基电催化剂中可有效提高铂催化剂的活性和耐久性。本文简要总结近年来稀土氧化物作为铂基电催化剂的助催化剂、碳材料掺杂改性剂和载体在甲醇氧化反应中的催化活性和抗CO中毒能力应用研究,以及铂-稀土金属(Pt-RE)纳米合金催化剂对DMFC长期运行稳定性的影响;并对稀土元素在铂基电催化剂中的应用发展提出了展望。     

直接甲醇燃料电池阳极抗CO催化剂的研究进展

从二元和多元铂基合金电催化剂以及非贵金属催化剂等方面,综述了近年来直接甲醇燃料电池阳极抗CO电催化剂的研究工作.同时还探讨了甲醇的电催化反应机理,为进一步发展新型阳极电催化剂提供了新方向.     

中科院大连化物所质子交换膜燃料电池用抗CO电催化剂的研究

本文介绍了大连化学物理研究所燃料电池工程中心所研制的PtRu/C和PtRu-HxWOy/C两种抗CO催化剂的制备和表征结果,PtRu-HxWOy/C采用复合载体法制备.当以含CO的燃料操作时,所研制的抗CO催化剂制备电池的性能明显高于Pt/C制备的电池.开发了一种复合结构的抗CO电极,这种电极具有良好的抗CO能力.用这种结构的电极组装的5-kW电池组以甲醇重整气为燃料时表现出良好的性能.     

Ir改性的Pt-Ru/C催化剂的研究

以H2PtCl6·6H2O和H2IrCl6·6H2O为前驱体,通过化学还原共沉积方法制备了Pt和Ir不同摩尔比的Pt-Ir/C催化剂,同时在Pt-Ru/C催化剂中添加一定量的Ir,得到Pt-Ru-Ir/C催化剂.对样品进行了TEM,XRD和XPS表征并在甲醇、乙醇硫酸溶液中进行了电化学性能(CV、CA)测试.结果表明,在Pt基催化剂中添加合适的Ir后,甲醇、乙醇的电催化氧化性能均明显提高,其中Pt、Ru和Ir的摩尔比为4:4:1的Pt-Ru-Ir/C催化剂对于直接醇类具有最佳的电催化氧化性能.     

直接甲醇燃料电池电催化剂研究进展

催化剂是影响燃料电池性能及其产业化进程的关键技术之一。本文在简要介绍直接甲醇燃料电池电催化反应机制的基础上综述了其阳极、阴极催化剂的研究进展。     

化学还原法制备铂及铂合金催化剂及其性能

采用混合水溶液浸渍,硼氢化钠还原的方法制备了微型直接甲醇燃料电池用电催化剂,包括碳载铂、碳载铂基合金电催化剂.XRD、SEM、EDX测试结果表明催化剂的粒度达纳米级,且分散性好、原子摩尔配比合理.将Pt/C、Pt合金/C分别作为电池的阴极和阳极电催化剂,通过电池的极化曲线和功率密度曲线筛选出最佳的催化剂组成.在室温下,甲醇浓度为2mol/L时,阴极采用30wt%Pt的Pt/C,阳极采用n(Pt)∶n(Ru)∶n(Ir)∶n(Mo) = 2∶1∶2∶3的PtRuIrMo/C电催化剂,其电池的性能最好.     

贵金属在直接甲醇燃料电池催化剂的应用

电极催化剂是燃料电池组件中的关键,直接影响着电池性能及燃料电池的产业化进程。综述了直接甲醇燃料电池电极催化剂中贵金属的应用。从燃料电池的阳极催化剂和阴极催化剂2个方面阐述了应用贵金属的研究进展,并对其未来发展进行了展望。     

石墨烯载体上直接合成具有Pt(100)择优取向的催化剂及其电催化性能

以石墨烯为载体,乙二醇为还原剂,采用油浴法,通过加入不同添加剂作为形状导向剂合成了Pt(100)晶面择优取向的催化剂,并探讨了催化剂的性能.利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、感应耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)及扫描电镜(SEM)对所合成的催化剂进行微观表征,利用电化学工作站对所合成的催化剂进行电...     

调变多元醇法制备高载量Pt/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性

采用一种新的调变多元醇法制备用于直接甲醇燃料电池的50％(质量分数,下同)Pt/C阴极电催化剂.利用X射线衍射、透射电镜以及动态伏安法表征催化剂的物相组成、微观组织形貌以及电化学性能.研究结果表明,该法制备的Pt/C催化剂平均粒度小(约为2.52 nm)、粒度分布均匀、分散性好,峰电流密度为740.7 mA/mg.通过对比实验,发现采用该法制备的催化剂对甲醇氧化的电催化活性、稳定性均优于同类型载铂量更高的商品催化剂.     

Pt-Ru Catalysts Prepared by a Modified Polyol Process for Direct Methanol Fuel Cells

Supported PtRu/C catalysts used in direct methanol fuel cells (DMFCs) were prepared by a new modified polyol method. Transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and cyclic voltammograms (CVs) were carried out to characterize the morphology, composition and the electrochemical properties of the PtRu/C catalyst. The results revealed that the PtRu nanoparticles with small average particle size (≈2.5 nm), and highly dispersed on the carbon support. The PtRu/C catalyst exhibited high catalytic activity and anti poisoned performance than that of the JM PtRu/C. It is imply that the modified polyol method is efficient for PtRu/C catalyst preparation.     

直接甲醇燃料电池关键材料的表面改性及其研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)由于结构简单、能量密度大、无污染等优点,已经成为近年来国内外研究的热点之一。简要介绍了直接甲醇燃料电池的原理,重点概述了阳极催化剂和电解质膜这两个决定电池性能的关键材料的表面改性及其研究进展。介绍了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂催化活性的各种改性技术,如通过离子溅射法、分子束法等传统物理方法对电极表面进行修饰,在电极材料中掺杂对甲醇催化活性较好的纳米材料等。此外,还介绍了基于降低甲醇渗透率的Nafion膜改进技术,如通过等离子蚀刻法等物理手段对膜表面进行改性,掺杂阻醇性能较好的无机化合物等。并介绍了几种具有应用前景的新型替代膜,如接枝膜、共混膜等。最后对直接甲醇燃料电池的发展应用进行了展望。     

Characteristics of DMFC electrodes improve by the MPII Pt-Ru catalysts

Direct methanol fuel cells (DMFC) are attractive for various applications. However, various barriers must be overcome before they are extensively applied. This study applies a simple procedure to prepare Pt-Ru/C catalyst based on a novel deposition system, which includes magnetron sputtering and metal-plasma ion implantation (MPII). The catalyst film structure and microstructure were analyzed by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electronic microscopy. The cell performance is tested in a single-cell test. Under optimal conditions (accelerating voltage of 20 kV and an implantation dose of 1 × 10¹⁷ ions/cm²), the cell performance of DMFC can be improved.     

AuPd/C作为直接NaBH4-H2O2燃料电池阳极催化剂的性能

采用浸渍还原法制备不同比例的AuPd/C纳米粒子;分别采用X线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对催化剂进行结构和形貌分析;利用CHI660a电化学工作站对催化剂进行电化学测试,结果表明:催化剂材料均为面心立方结构,AuPd/C中纳米合金粒子的粒径为5 nm左右,比Au/C中的纳米Au粒子更小,且均匀分散在VXC-72R炭黑的表面;Au/C的峰电流密度为25.05 mA/cm2,与Au/C相比,AuPd/C明显提高NaBH4的电氧化催化活性;以纳米AuPd/C为阳极催化剂、Au/C为阴极催化剂制成直接NaBH4-H2O2燃料电池(DBHFC),发现以Au1Pd2/C为阳极催化剂的DBHFC拥有良好的电池性能;在温度为60℃、NaBH4浓度为1 mol/L时DBHFC的最大功率密度达到114.6 mW/cm2。     

聚苯胺增强 Pt / C 催化剂活性和稳定性研究

目的制备一种具有高稳定性和高催化活性的Pt/C@PANI"核/壳"结构催化剂。方法利用原位化学氧化聚合法制备聚苯胺修饰Pt/C@PANI"核/壳"结构催化剂,采用循环伏安加速寿命实验,结合电化学活性表面积、氧还原活性、X-射线光电子能谱和透射电镜,考察所制备催化剂的活性和稳定性,通过密度泛函理论探究PANI增强Pt/C催化剂活性和稳定性的量子化学本质原因。结果电化学测试表明, Pt/C@PANI催化剂的催化活性与聚苯胺包覆层含量和厚度密切相关,Pt/C@PANI(30%)催化剂具有最好的催化活性,其质量比活性和比表面比活性分别为商业化Pt/C催化剂的1.6和1.8倍。加速寿命实验表明,Pt/C@PANI(30%)催化剂具有很好的稳定性,经过1500圈CV扫描后,其电化学活性表面积仅下降了30%,而商业化Pt/C催化剂降低了83%。理论计算表明,PANI将电子转移给载体C,导致自身空穴增加,PANI部分氧化,导电性增强;PANI的存在使Pt/C@PANI体系的HOMO能级升高,减小了与氧气分子LUMO能级的差异,有利于电子从催化剂HOMO转移到氧分子的LUMO轨道,使得氧容易得到电子;PANI吸附后,Pt原子d带中心显著降低,利于中间物种的脱附,催化活性更高。结论 PANI包覆层抑制了Pt纳米粒子在载体表面的迁移、团聚长大和溶解/再沉积,有效地解决了Pt/C催化剂的Ostwald肿大,催化剂的活性和稳定性得到显著提升。     

Studies on the electrocatalytic properties of PtRu/C-TiO2 toward the oxidation of methanol

PtRu/C-TiO₂ catalysts were prepared by hydrolysis of Ti(OBu)₄ on commercial PtRu/C. The catalyst was characterized by XRD, TEM, and XPS. The electrochemical performance of catalysts was testified by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) in 0.5 M C₂H₅OH + 0.5 M H₂SO₄ solution. The results showed that the added TiO₂ can improve the electrocatalytic properties of the catalyst toward methanol oxidation. The mechanism for the effects of TiO₂ on catalytic activity of PtRu/C to methanol oxidation is also discussed.