非贵金属掺杂石墨烯体系氧还原反应机理理论研究
发布时间：2020-12-20 04:18
近些年来,能源短缺和环境污染越来越严重,寻找环境友好型高效有潜力的能源,已经成为一个越来越紧迫的任务。质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为燃料电池中一种环境友好的能量储存设备,具有较高的能量密度和能量转换效率,已经引起了科学界的广泛注意。然而,与快速的阳极反应相比,阴极材料上缓慢的氧还原反应速率严重阻碍了燃料电池的高效性。到目前为止,铂金属以及铂基合金材料是燃料电池最好的催化剂。然而,由于铂价格高昂,耐久性差,严重阻碍了它们在商业上大规模的应用。因此发展价格低廉、高能量储存效率的新型催化剂面临着巨大的挑战。石墨烯作为一种价格低廉的碳材料,具有较大的比表面积、优良的机械稳定性、较高的能量密度、寿命长等优点,在电催化领域受到了广泛的关注。但是石墨烯本身并不具备催化活性,要想产生催化活性,需要将杂原子掺杂到石墨烯中,通过调整电子结构,打破电荷的中性,从而创造催化活性位点。本研究工作主要集中在非贵金属掺杂石墨烯催化剂方面的研究。掺杂后的石墨烯保持着与完美石墨烯相似的构型,具有较大的表面积、高的载流子迁移率、良好的力学性质以及非常好的化学稳定性,可是由于组成成分的变化使得其催化性质截然不同。本工...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一质子交换膜姗料电池的工作原理
ｅ的催化剂层??图１－２质子交换膜燃料电池的工作原理??１．２．３质子交换膜燃料电池不足之处??当前ＰＥＭＦＣ还难以广泛应用，主要是由于以下几个原因。首先，质子交换??膜燃料的燃料氢气的制备需要消耗大量的能量，制氢技术成本较髙，经济性??差。氢气的易燃易爆（浓度范围６．２％－７１．４％）特性导致其使用、存储和运输都??存在着安全隐患。由于氢原子过于活泼和体积小，几乎可以与任何金属反应。??现有的储氢材料储存氢的压力都不够大，能存储的氢气量小，无法实现大规模??的应用。此外，氢气在低温下的性能十分差。??其次，对于ＰＥＭＦＣ的反应机理，科研界还存在着较大的争议。特别是在阴??极催化剂上
??对于ＰｔＦｅｘ／ＯＭＣ（有序介孔碳）（ｘ＝ｌ－３），伏安曲线见图１－４。研宄表明??ＰｔＦｅ３／ＯＭＣ电催化活性的提高首先可以归因于ＰｔＦｅ３纳米粒子在ＯＭＣ内介孔通??道上的高度均匀分散，直径３．３?ｎｍ的ＰｔＦｅ３纳米粒子可以加速Ｐｔ－ＯＨ基团的形成。??同时，ＰｔＦｅ３纳米粒子可以对Ｃ０／Ｈ２的氧化提供比纯铂更低的起始电压，更有利??于Ｃ－Ｈ的断裂和抗Ｃ０的毒性。此外，ＰｔＦｅ：（纳米粒子与ＯＭＣ基体之间的更大??的表面积，更好的孔隙结构和更完整的结构，可以有效地促进液相电化学反应中??反应物和产物的传输［１８］。??｛：多聲??■■＿＿＿?????ｉ?Ｏ?ｔ—ｌ—??????ｒ？??????０．０?０．２?０．４?０，６?ｆｔ．８?１０?０，０?０，２?０４?０６?０．８?１．０??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ／Ｖ?ｖｓ?ＳＣＥ?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?／?Ｖ?ｖｓ?ＳＣＥ??图１－４在０２饱和的条件下，每分钟２５００转速、５Ｈ１ＶＳ－１的扫描速度下，Ｐｔ／ＯＭＣ和??ＰｔＦｅＶＯＭＣ催化剂上氧还原反应（ＯＲＲ）的催化活性极化曲线图：（ａ）含１?Ｍ甲醇的０．５?Ｍ??的Ｈ２Ｓ０４溶液；（ｂ）不含甲醉的０．５ＭＷＨ２ＳＯ４溶液［１８］。??除了?ＰｔＦｅ３以外
【参考文献】：
期刊论文
[1]21世纪世界能源发展的10个趋势[J]. 孙晓仁,孙怡玲. 科技导报. 2004(05)
[2]燃料电池的原理、技术状态与展望[J]. 衣宝廉. 电池工业. 2003(01)
本文编号：2927196
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一质子交换膜姗料电池的工作原理
ｅ的催化剂层??图１－２质子交换膜燃料电池的工作原理??１．２．３质子交换膜燃料电池不足之处??当前ＰＥＭＦＣ还难以广泛应用，主要是由于以下几个原因。首先，质子交换??膜燃料的燃料氢气的制备需要消耗大量的能量，制氢技术成本较髙，经济性??差。氢气的易燃易爆（浓度范围６．２％－７１．４％）特性导致其使用、存储和运输都??存在着安全隐患。由于氢原子过于活泼和体积小，几乎可以与任何金属反应。??现有的储氢材料储存氢的压力都不够大，能存储的氢气量小，无法实现大规模??的应用。此外，氢气在低温下的性能十分差。??其次，对于ＰＥＭＦＣ的反应机理，科研界还存在着较大的争议。特别是在阴??极催化剂上
??对于ＰｔＦｅｘ／ＯＭＣ（有序介孔碳）（ｘ＝ｌ－３），伏安曲线见图１－４。研宄表明??ＰｔＦｅ３／ＯＭＣ电催化活性的提高首先可以归因于ＰｔＦｅ３纳米粒子在ＯＭＣ内介孔通??道上的高度均匀分散，直径３．３?ｎｍ的ＰｔＦｅ３纳米粒子可以加速Ｐｔ－ＯＨ基团的形成。??同时，ＰｔＦｅ３纳米粒子可以对Ｃ０／Ｈ２的氧化提供比纯铂更低的起始电压，更有利??于Ｃ－Ｈ的断裂和抗Ｃ０的毒性。此外，ＰｔＦｅ：（纳米粒子与ＯＭＣ基体之间的更大??的表面积，更好的孔隙结构和更完整的结构，可以有效地促进液相电化学反应中??反应物和产物的传输［１８］。??｛：多聲??■■＿＿＿?????ｉ?Ｏ?ｔ—ｌ—??????ｒ？??????０．０?０．２?０．４?０，６?ｆｔ．８?１０?０，０?０，２?０４?０６?０．８?１．０??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ／Ｖ?ｖｓ?ＳＣＥ?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?／?Ｖ?ｖｓ?ＳＣＥ??图１－４在０２饱和的条件下，每分钟２５００转速、５Ｈ１ＶＳ－１的扫描速度下，Ｐｔ／ＯＭＣ和??ＰｔＦｅＶＯＭＣ催化剂上氧还原反应（ＯＲＲ）的催化活性极化曲线图：（ａ）含１?Ｍ甲醇的０．５?Ｍ??的Ｈ２Ｓ０４溶液；（ｂ）不含甲醉的０．５ＭＷＨ２ＳＯ４溶液［１８］。??除了?ＰｔＦｅ３以外
【参考文献】：
期刊论文
[1]21世纪世界能源发展的10个趋势[J]. 孙晓仁,孙怡玲. 科技导报. 2004(05)
[2]燃料电池的原理、技术状态与展望[J]. 衣宝廉. 电池工业. 2003(01)
本文编号：2927196
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2927196.html
