铂、钯基纳米材料的可控合成及其在燃料电池方面的应用

发布时间：2021-10-19 01:07

　　在大气污染日益严重、能源不断消耗的今天,新能源、可持续再生能源越来越受到大家的重视。在众多的能源转换和存储技术当中,燃料电池作为一种潜在的、无污染的、可持续的清洁能源受到广泛的关注。然而,目前作为电极催化剂的铂基材料由于其高昂的价格以及铂金属在自然界中的稀有性使其的大规模商业化受到了很大的限制。除此之外,传统的催化剂对铂的利用率很低,基本上只有表层的铂基材料参与了反应,大大降低了动力学反应速率。对于金属纳米材料来说,尺寸是影响其催化性能的一个重要的因素。通过减小铂基纳米材料的尺寸可以提高其利用率,从而减少铂基催化剂的用量,进一步的降低催化剂的价格。值得一提的是,当铂的尺寸减小到原子级别时,其性能在一些情况下比粒子、纳米簇的性能更好。但是稳定的铂单原子一般需要载体材料来支撑,而氮掺杂碳材料作为一种对电催化性能有促进作用的材料常被选作金属载体材料,相关研究表明氮掺杂碳材料起作用的是与氮原子相邻的碳原子。钯,作为一个与铂相邻且同族的元素,与铂有着很多相似的化学性质。与铂相比,钯的价格相对较便宜,在自然界中丰度也更高。因此研究钯基材料在燃料电池上的应用以期在类似催化性能的条件下减少催化剂的成本... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

燃料电池示意图

铂、钯基纳米材料的可控合成及其在燃料大部分 PEMFC 的阳极与阴极的催化剂是铂基材料，多以负载形式存在。下面根据之前 PEMFC 对催化剂的要求，分别从四铂基材料作为电化学反应的催化剂。的角度考虑： 的阳极发生的是 HOR。图 1.2 给出的是析氢反应所需的电流应过程中形成的金属-氢键强度的火山图，不难看出 Pt 在众多性[25]。与 ORR 相比，HOR 很迅速，Pt 的负载量要低很多。

图 1.3 氧还原活性与不同的金属和单个 O 原子结合能火山图 ORR 机理的分析中，我们可以看到其主要分为两个步骤，催式）然后再与 OH 结合，图 1.4 是氧还原活性与不同的金属和在众多金属中，Pt 依旧是活性最好的一个。


本文编号：3443859