新型钴-聚吡咯-碳载Pt燃料电池催化剂的制备与表征
本文选题:质子交换膜燃料电池 切入点:催化剂 出处:《物理化学学报》2014年07期
【摘要】:采用脉冲微波辅助化学还原法制备了钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)载Pt催化剂(Pt/Co-PPy-C),其中Pt的总质量占20%.利用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构,用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其电化学活性及氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性.Pt/Co-PPy-C电催化剂的金属颗粒直径约1.8 nm,略小于商用催化剂Pt/C(JM)颗粒尺寸(约2.5 nm);催化剂在载体上分散均匀,粒径分布范围较窄.Pt/Co-PPy-C的电化学活性比表面积(ECSA)(75.1 m2·g-1)高于商用催化剂的ECSA(51.3 m2·g-1).XPS测试表明,自制催化剂表面的Pt主要以零价形式存在.而XRD结果显示,自制催化剂中Pt(111)峰最强,Pt主要为面心立方晶格.Pt/Co-PPy-C具有与Pt/C(JM)相同的半波电位;在0.9 V下,Pt/Co-PPy-C的比活性(1.21 mA·cm-2)高于商用催化剂的比活性(1.04 mA·cm-2),表现出更好的ORR催化活性.动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行.CV测试1000圈后,Pt/Co-PPy-C和Pt/C(JM)的ECSA分别衰减了13.0%和24.0%,可见自制催化剂的耐久性高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.
[Abstract]:Co-polypyrrole-carbon Co-PPy-C) -supported Pt catalyst was prepared by pulsed microwave-assisted chemical reduction method, in which Pt accounted for 20% of the total mass. The structure of the catalyst was studied by means of transmission electron microscopy (TEM), photoelectron ray spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD). The electrochemical activity and the kinetics of oxygen reduction reaction ORR were investigated by cyclic voltammetry (CV) and linear sweep voltammetry (LSVV). The particle diameter of the catalyst was about 1.8 nm, which was a little smaller than that of the commercial catalyst (PtP / Con JM). (2) the electrochemical activity and oxygen reduction reaction (ORR) kinetics of the catalyst were investigated by means of cyclic voltammetry (CV) and linear sweep voltammetry (LSVV). The catalyst was dispersed uniformly on the support. The specific surface area of electrochemical activity of PtP / Co-PPy-C was higher than that of commercial catalyst (75.1 m2 / g ~ (-1)). The results of ECSA(51.3 m2 g-1).XPS showed that Pt on the surface of self-made catalyst mainly existed in the form of zero valence, while the XRD results showed that the Pt on the surface of the self-made catalyst was mainly in the form of zero valence. The strongest peak of Pt in the self-made catalyst is the face-centered cubic lattice. PT / Co-PPy-C has the same half-wave potential as that of PT / Con JM. The specific activity of PtP / Co-PPy-C was 1.21 mAcm-2 at 0. 9 V), which was higher than that of commercial catalyst, showing better ORR catalytic activity. Kinetic test showed that the ORR reaction of the catalyst was carried out in a four-electron route. CV was used to test the activity of PtP / Co-PPy-C and PtP / Con JM in 1000 cycles. The ECSA decreases by 13.0% and 24.0%, respectively. It shows that the durability of the self-made catalyst is higher than that of commercial PTR / ECSA, and has a certain application prospect in the field of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC).
【作者单位】: 同济大学新能源汽车工程中心;同济大学汽车学院;
【基金】:国家自然科学基金(21276199) 中央高校基本科研业务费专项资金 同济大学青年英才计划攀登高层次人才项目资助~~
【分类号】:O643.36;TM911.4
【参考文献】
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本文编号:1662407
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