铂镍合金燃料电池催化剂的生长机理及性能研究

发布时间：2021-03-25 20:44

　　环境污染和能源匮乏问题的日益严峻对高效清洁能源的发展提出了更高的需求。质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于其高效率、零排放等特性吸引了越来越多的研究关注。燃料电池汽车（FCVs）被认为是其重要应用场景。基于过去几十年的研究成果,质子交换膜燃料电池性能已基本满足燃料电池汽车的运行需求。然而,现有Pt基催化剂较低的催化活性带来的高载量需求使其远不能满足燃料电池汽车产业化的成本要求。因此,高性能Pt合金催化剂的研究开发工作是燃料电池产业化的关键。研究表明,Pt合金的立体结构和元素分布对其催化性能起决定性作用。因此,本文利用高温热注射法制备了一种新型的“三明治”结构正二十面体Pt_2.1Ni合金催化剂,并通过对该颗粒生长过程中不同阶段中间产物的表征,研究了颗粒的生长机理并构建了生长模型。最后,本文从“构-效”关系入手,研究了其微观结构和氧还原性能之间的影响。主要研究成果及结论如下:1)本文制备的正二十面体Pt_2.1Ni纳米颗粒形貌均匀,平均粒径为9.45nm,表面为催化活性更高的Pt（111）晶面。Pt_2.1Ni纳米颗粒具有“富铂... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

质子交换膜燃料电池（PEMFC）组成及结构示意图

年 Pt 价格及新型催化剂性能模拟的大批量生产（500000 单位率为 80-kWnet 质子交换膜燃料电池的成本[8]eled cost of an 80-kWnet PEM fuel cell system based on projectiomanufacturing (500,000 units/year)[8]分为阳极和阴极催化两部分。以氢气为燃料时，PEM（HOR）反应，当以 Pt 为催化剂时，较低的铂载量（反应的动力学需求[9-10]。然而阴极进行的氧还原反action，ORR）因其高度不可逆性[11-13]，及较高的过电需要较高的 Pt 载量。仅阴极所需要消耗的铂催化剂总体铂用量的 90%左右。DOE 的研究报告指出，若产业化中达到与燃油车有竞争力的水准，其体积功率达到 3.1kW/L、2.1kW/kg，而其成本要从现在的 53$

Pt 价格及新型催化剂性能模拟的大批量生产（500000 单位/年）条件下80-kWnet 质子交换膜燃料电池的各年成本[8]eled cost of an 80-kWnet PEM fuel cell system based on projection to highmanufacturing (500,000 units/year)[8]燃料电池催化剂研究现状化应用降低成本的角度考虑，评价 ORR 催化剂最重要的三个

【参考文献】：
博士论文
[1]新型载体Pt基高性能燃料电池催化剂的制备与性能研究[D]. 王超楠.上海交通大学 2015



本文编号：3100299