功能化质子交换膜燃料电池催化剂的制备与性能研究

发布时间：2020-12-26 04:53

　　燃料电池是一种将燃料的化学能通过电化学反应而直接转化为电能的装置,作为燃料电池的关键部件,膜电极由催化层、气体扩散层和质子交换膜构成,其中Pt/C催化剂在高电位发生的碳载体腐蚀问题严重影响电池的稳定性与耐久性,同时反应过程中产生的含氧自由基对质子交换膜的溶解也严重影响膜电极的性能。近年来,燃料电池催化剂的研究集中在寻找一种高活性、长耐久的氧还原催化剂。金属氧化物在对抗高电位腐蚀与抗击含氧自由基方面有较大优势,同时金属氧化物与Pt之间的强相互作用对提高催化剂的稳定性有利。本论文针对质子交换膜燃料电池催化剂存在的高电位腐蚀与反应过程中产生自由基等问题进行研究,提出了以氧化物（CeO2、SiO2）为载体采用层层自组装法制备Pt/CeO2、Pt/SiO2催化剂的方案,采用X射线衍射、透射电镜等对催化剂的结构与形貌进行了表征,并对其电化学性能与耐久性进行了研究,取得了一定的成果。主要结论如下:（1）采用层层自组装法制备Pt/CeO2催化剂,Pt粒径在2-4 nm,热处理温度对Pt粒径影响较大,在300℃以上、氮气气氛热处理2h后粒径会发生明显长大。（2）以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活... 

【文章来源】： 梁思哲 北京有色金属研究总院

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?ＰＥＭＦＣ示意图??作为燃料电池的关键部件，膜电极（Ｍｅｍｂｒａｎｅ?ａｎｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ａｓｓｅｍｂｌｙ，ＭＥＡ）是发??生电化学反应的主要场所，如公式（１．１）与公式（１．２）所示，涉及反应为：??

?１绪论???Ｌｌ０－ＣｏＰｔ催化剂的质量比活性达到了?５６０?ｍＡ，ｍｇｐ；，在３００００圈电压循环稳定性测试??后依旧拥有４５０?ｍＡＴｎｇｐ１，的活性。??〇１??（ｄ）?ｗｍｍａｍｍ??图１．５硬铁磁性Ｐｔ－Ｃｏ催化剂结构［ｌ９］??（ａ）催化剂的ＳＴＥＭ图片；（ｂ）催化剂的模型示意图；（ｃ）催化剂的选区衍射图片；（ｄ）催化剂的选区??衍射图片??Ｇ?２?Ｔｈｅ－?｜］?１２??ｒ｜?Ｉ：！??Ｊ＿＿ｕ—ｍ［??Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?Ａｃｔｉｖｉｔｙ?Ｍａｓｓ?Ａｃｔｉｖｉｔｙ??图１．６?Ｐｔ－Ｎｉ催化剂性能［３５］??过渡族金属元素中Ｎｉ的单价是最低的，与其他两种过渡金属相同，Ｎｉ同样具有??改变Ｐｔ－Ｐｔ键的能力。Ｃｈｅｎ等［３４］通过在以ＰｔＮｉ３单晶为主体的表面进行纳米尺度的??５??

?１绪论???Ｌｌ０－ＣｏＰｔ催化剂的质量比活性达到了?５６０?ｍＡ，ｍｇｐ；，在３００００圈电压循环稳定性测试??后依旧拥有４５０?ｍＡＴｎｇｐ１，的活性。??〇１??（ｄ）?ｗｍｍａｍｍ??图１．５硬铁磁性Ｐｔ－Ｃｏ催化剂结构［ｌ９］??（ａ）催化剂的ＳＴＥＭ图片；（ｂ）催化剂的模型示意图；（ｃ）催化剂的选区衍射图片；（ｄ）催化剂的选区??衍射图片??Ｇ?２?Ｔｈｅ－?｜］?１２??ｒ｜?Ｉ：！??Ｊ＿＿ｕ—ｍ［??Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?Ａｃｔｉｖｉｔｙ?Ｍａｓｓ?Ａｃｔｉｖｉｔｙ??图１．６?Ｐｔ－Ｎｉ催化剂性能［３５］??过渡族金属元素中Ｎｉ的单价是最低的，与其他两种过渡金属相同，Ｎｉ同样具有??改变Ｐｔ－Ｐｔ键的能力。Ｃｈｅｎ等［３４］通过在以ＰｔＮｉ３单晶为主体的表面进行纳米尺度的??５??


本文编号：2939075