镍基纳米材料的制备及其在碱性电解质中氢气电催化氧化的研究

发布时间：2021-01-17 20:44

　　近几十年来,随着人类社会的不断发展,环境污染和能源短缺问题日益加剧,我国作为能源消耗大国,对新型清洁可替代能源的开发显得尤为迫切。燃料电池可以将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能,且其唯一副产物为水,是一种结构简单、腐蚀性低、高效清洁的绿色电源。尤其是近年来碱性阴离子交换膜（AEM）技术的发展,避免了传统燃料电池碱性电解质碳酸化的问题和酸性电解质中阴极氧还原反应（ORR）反应速率缓慢且不能使用非Pt基催化剂的问题,使燃料电池更具有竞争力。但是,燃料电池目前仍使用Pt基贵金属阳极催化剂,极大限制了其商业化的进程。因此,高效稳定的非贵金属催化剂的开发及利用具有重要意义。本论文的主要研究内容为,在碱性电解质中,Ni基纳米材料作为燃料电池阳极催化剂,发生的氢气氧化反应（HOR）。研究的内容包括Ni基催化剂的制备与表征,催化剂的组分和载体对HOR性能的影响。具体的研究内容如下:1.通过改进的Hummers法制备了GO。以GO为原料,通过硼氢化钠还原,水合肼和氨水掺N,制备了N-rGO、Ni/rGO和Ni/N-rGO三种催化剂。对Ni/N-rGO催化剂进行XRD、SEM和SEM mapping... 

【文章来源】：山东理工大学山东省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氢气氧气燃料电池的构造及其工作原理

士学位论文 第一章 绪也隔离开了阴极和阳极的反应气体，是燃料电池的重要组成部分。目换膜可分为三类[15]：改性的 Nafion 复合膜，功能化非氟化膜及其复合质子交换膜的性能很大程度上决定了燃料的性能，目前，最常见的质司生产的 Nafion 电解质膜。PEMFC 的阴极通入氧气或空气作为氧化，甲醇或重整气作为燃料，催化剂一般使用 Pt 或者是 Pt 合金。电极碳或者是碳布的基底，PTFE 和炭黑组成的气体扩散层和催化层组成FC 的双极板。工作温度一般在 50~90oC。

作用下与电解质中的水和阳极释放的自由电子反应生成氢氧根，生成的氢氧根通过石棉膜基体传递至阳极电极，电池形成闭合回路就可以向外部电路传递电流。在燃料电池的阴阳两级不断输送氢气和氧气，AFC 就可以源源不断的向外电路提供电能。图1.3 为碱性燃料电池的组成和工作原理图。图1.3 碱性燃料电池的组成和工作原理Figure 1.3 Composition and work principle of AFC但是 AFC 的 KOH 或 NaOH 电解质溶液容易受到 CO2的毒化作用，生成碳酸盐，使电解液的OH-浓度降低，从而影响溶液的导电率，电极的过电势和反应速度。生成的

【参考文献】：
期刊论文
[1]碳载合金IrM（M=Fe,Ni,Co）纳米颗粒催化酸性与碱性介质中氢氧化反应（英文）[J]. 廖建华,丁炜,陶思成,聂瑶,李巍,吴光平,陈四国,李莉,魏子栋.  催化学报. 2016(07)
[2]改进Hummers法制备氧化石墨烯及其表征[J]. 王露.  包装学报. 2015(02)
[3]全Pd催化剂质子交换膜燃料电池[J]. 胡清平,潘婧,庄林,陆君涛.  高等学校化学学报. 2013(01)



本文编号：2983563