铂基直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备、表征及电催化性能研究

发布时间：2024-06-15 03:02

　　直接甲醇燃料电池(DMFC)由于具有能量转换率高、低碳排放、便于携带和储运等优点被认为是便携式和固定式能源中具有发展前景的绿色技术。铂(Pt)因能最高效的促进甲醇的氧化而成为DMFC中最常见的阳极催化剂。然而,由于Pt价格昂贵且易CO中毒,因此阻碍了它的商业化发展。除此之外,在长期工作中,由于Pt的迁移和聚集导致了甲醇电化学氧化催化效率的下降。所以,在构建直接甲醇燃料电池中,应考虑Pt基催化剂的经济性和有效性。为此,需要最大化Pt基催化剂的催化活性。 本论文主要通过改变Pt基催化剂纳米结构尺寸或形貌,添加第二组分或催化剂载体的选择三方面来提高直接甲醇燃料电池Pt催化剂的电催化活性,主要工作包括以下方面： (1)采用超声辅助法和乙二醇还原法合成了磷钼酸(PMo)/铂钯(PtPd)/多壁碳纳米管(MWCNT)催化剂。大量的PtPd纳米粒子均匀地负载在PMo修饰的MWCNT上,通过调节PtPd纳米粒子的组成,可控制PtPd纳米粒子的尺寸。当Pt/Pd=4时,可获得最小尺寸的PtPd纳米粒子,平均直径为1.9nm。在甲醇的电化学氧化中,制备出的PMo/Pt4Pd1/MWCNT催化剂显示了最大的...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1直接甲醇燃料电池示意图

DMFC主要工作原理(如图1.1所示)：燃料甲醇在阳极催化剂的作用下氧化产生二氧化碳，并生成质子和电子(如式1.1)，其中质子通过电解质膜传递到阴极，和阴极氧气结合，通过化学反应生成水，这一过程中，还需要电子的参与，电子是从外电路中输送过来的(如式1.2)，电子的输送形成外电路，....

图1.3单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁破纳米管(MWCNTs)

根据石墨稀片的层数可以将碳纳米管分为单壁碳纳米管（SWCNTs)和多壁碳纳米管（MWCNTs)，如图1.3。國I■单壁碳纳米管 多壁碳纳米管图1.3单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁破纳米管(MWCNTs)由于碳纳米管具备比表面大、长径比、管径小独特的结构，使之拥有了良好的力学性....

图1.4石墨烯蜂巢晶格结构图(a)和电子结构图(b)

G)石墨稀是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成的六边形蜂巢晶格结构薄膜(图1.4a)。其中每个C原子通过C-C(a)键与其周围的其他三个C原子相连，这些很强的C-C(G)键使石墨稀拥有优异的力学性能[32]。石墨稀中碳原子有四个价电子，以SP2杂化，因而每个C原子均能提供一个未成键....

图2.2APMo/MWCNT混合物在氮气饱和的0.5MHnSO#溶液中的不同扫描速率下的循环伏安图，B为不同扫描速率下对应的峰丨电流

2.3.2PMo/PtPd/MWCNT混合物的表征图2.3中A,B，C,D，E和F为PMo/PtxPdi/MWCNT混合物(x=2，4,8)的TEM图，它们是在总量一定的H2PtCl6和PdCl2(100^1腦1)下以不同分子率比？1/?(1(P

本文编号：3994826