质子交换膜燃料电池电催化剂的制备与应用
发布时间：2020-12-08 22:01
燃料电池已被证明是一种极具潜力的清洁能源设备,其中,质子交换膜燃料电池（PEMFC）备受关注。它有不同的燃料供给方式:来自高压罐的氢气,通过将甲醇或乙醇等重整制备的氢气或者直接用甲醇、乙醇等作为燃料。直接使用甲醇、乙醇等液体燃料不仅避开了重整制氢的繁琐过程,也减少了储氢过程中质量能量密度的损失,因此直接甲醇燃料电池的研发与应用日益受到科研工作者的关注。虽然在过去几十年中其技术取得了巨大进步,但仍然有许多技术难题阻碍着其商业化进程,其中,高效催化剂的大规模制备是其核心问题之一。本文旨在提高燃料电池电催化剂的活性和铂的利用率,通过掺杂各种过渡金属（例如Ni,Cu,Fe等）,以优化铂基催化剂的晶体结构及其电子结构。首先采用化学镀法使镍-磷合金（Ni-P）均匀地附着在碳纳米管（CNT）表面,制备出分散均一的中间体Ni-P/CNT。随后通过置换反应部分置换掉Ni,制备出双金属催化剂Pt^Ni-P/CNT。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对催化剂进行了表征。并将其与商业铂碳催化剂（Pt/C）进行对比,评估了其甲醇氧化和对析氢反...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直接甲醇燃料电池工作原理
图 3-1 Pt^Ni-P/CNT 的制备流程图Fig 3-1 Schematic for the synthesis of Pt^Ni-P/CNT.1 催化剂的形貌分析图 3-2 是商业 CNT（已进行初步的酸化处理）、Ni-P/CNT 和 Pt^Ni-P/CNT-A 的从图 3-2a 中可以看出，外径为 30~50 nm 的碳纳米管尺寸均一。从图 3-2b 和可以发现经过化学镀后，Ni-P 纳米颗粒均匀地分散在 CNT 上，应该注意的是有较强的铁磁性，易发生团聚现象，而传统的 Ni-P 化学镀工艺为生产分布均P 纳米颗粒提供了可行性。从图 2d 中可观察到 Pt^Ni-P/CNT-A 还保留着与 Ni-P的结构（化学置换反应可以按照方程式 2Ni+Pt4+=Pt+2Ni2+持续进行）。与图 3-c 相比，在图 3-2d 中观察到的颗粒较小。这可以解释为 Ni-P 颗粒在置换反应后碎成较小的颗粒。SEM-EDX 的元素 mapping 分析如图 3-2e 和 3-2f 所示。图中的能量色散 X 射线光谱（EDX）显示了 Ni、Pt 和 P 的存在。此外，图 3-2f
是Ni-P/CNT(a,b)和Pt^Ni-P/CNT-A(c-e)的TEM图以及Pt^Ni-P/CNT-A的
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜燃料电池非铂电催化剂研究进展[J]. 聂瑶,丁炜,魏子栋. 化工学报. 2015(09)
本文编号：2905758
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直接甲醇燃料电池工作原理
图 3-1 Pt^Ni-P/CNT 的制备流程图Fig 3-1 Schematic for the synthesis of Pt^Ni-P/CNT.1 催化剂的形貌分析图 3-2 是商业 CNT（已进行初步的酸化处理）、Ni-P/CNT 和 Pt^Ni-P/CNT-A 的从图 3-2a 中可以看出，外径为 30~50 nm 的碳纳米管尺寸均一。从图 3-2b 和可以发现经过化学镀后，Ni-P 纳米颗粒均匀地分散在 CNT 上，应该注意的是有较强的铁磁性，易发生团聚现象，而传统的 Ni-P 化学镀工艺为生产分布均P 纳米颗粒提供了可行性。从图 2d 中可观察到 Pt^Ni-P/CNT-A 还保留着与 Ni-P的结构（化学置换反应可以按照方程式 2Ni+Pt4+=Pt+2Ni2+持续进行）。与图 3-c 相比，在图 3-2d 中观察到的颗粒较小。这可以解释为 Ni-P 颗粒在置换反应后碎成较小的颗粒。SEM-EDX 的元素 mapping 分析如图 3-2e 和 3-2f 所示。图中的能量色散 X 射线光谱（EDX）显示了 Ni、Pt 和 P 的存在。此外，图 3-2f
是Ni-P/CNT(a,b)和Pt^Ni-P/CNT-A(c-e)的TEM图以及Pt^Ni-P/CNT-A的
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜燃料电池非铂电催化剂研究进展[J]. 聂瑶,丁炜,魏子栋. 化工学报. 2015(09)
本文编号：2905758
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