掺杂碳基过渡金属复合电催化剂的合成与性能研究

发布时间：2020-12-07 04:04

　　燃料电池和水电解技术以及由它们组成的可再生燃料电池系统能够实现化学能与电能的有效转换,在高效利用能源、缓解能源危机和环境污染中发挥重要作用。电极催化剂是燃料电池和水电解的核心部件,其性能的优劣决定了器件的工作效率和制备成本。廉价、高效、稳定的多功能非贵金属电极催化剂的研发是实现以上能源转换系统商业化应用的关键,将有力推动清洁能源设施的发展。本论文分别以高稳定的纳米金刚石（nanodiamond,ND）、具有高比表面积的氧化石墨烯（graphene oxide,GO）以及具有特殊物理化学性能的纳米碳化硼（nano boron carbide,nano-B₄C）为基础材料,将其与过渡金属（Fe、Co）化合物有效复合后加入硼或氮的前驱体,通过真空热处理合成一系列价格低廉、催化活性高、稳定性好的异质掺杂的纳米碳材料和过渡金属及其衍生物的复合材料电催化剂。通过掺杂碳材料与过渡金属之间的协同作用,极大的提高了催化剂的催化活性和稳定性。将其应用于燃料电池的氧还原（oxygen reduction reaction,ORR）和氧析出（oxygen evolution reacti... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

碱性电解质氢氧燃料电池示意图

中直接甲醇燃料电池（Direct methanol fuel cell，DMFC）具燃料方便携带等优点，已成为研究与开发的热点[13]。 DMFC 的工作原理示意图[11]，甲醇在阳极表面进行电催+，并产生电子，电子通过外电路传导到阴极，H+通过作电池阴极，与 O2及通过外电路传导过来的电子发生还原电池总反应方程式为：：_CHOHHOCO6H6e322 ：3/2O6H6e3HO22_ CH3OH+3/2O2 CO2+2H2O

介氢氧燃料电极反应的逆反应，是在阴极上发生化析出氧气的反应。电解槽是电解水的关键部分的电解制氢的电极槽由浸没在电解液中的一对隔膜而构成[17]。电极通以一定电压的直流电时气，阳极产生氧气。其电极的反应主要为：4H2O+4e-→2H2+4OH-4OH-→2O2+2H2O+4e-2H2O→2H2+O2

【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池应用现状及发展前景[J]. 张亚媛,张沛龙,葛静,朱永国.  新材料产业. 2014(06)
[2]一体式可再生燃料电池[J]. 宋世栋,张华民,马霄平,张益宁,衣宝廉.  化学进展. 2006(10)



本文编号：2902588