氢气泡动态模板法制备燃料电池新型催化剂的研究
发布时间：2021-02-10 23:20
直接甲醇燃料电池由于具有能量转换效率高、环境污染小、燃料来源丰富、理论比能量高等优点,在便携式移动电源领域具有广阔的应用前景。阴极催化剂和阳极催化剂是决定直接甲醇燃料电池性能、寿命和成本的关键。三维多孔材料由于具有大的比表面积和较快的物质传输在电催化领域备受青睐。氢气泡动态模板法是制备三维多孔材料的常用方法,具有结构可控、廉价、易制备以及简易的一步合成等优点。本课题将以氢气泡动态模板法这一工艺为基础制备新型的三维枝晶状石墨烯和三维多孔枝晶结构的Pt基合金分别应用于直接甲醇燃料电池的阴极催化剂和阳极催化剂。本课题首先采用氢气泡动态模板法制备高Ni的三维多孔NiCu枝晶模板,为高温下CVD沉积石墨烯作准备,研究了氢气源、添加剂、Cu离子浓度、电流密度和沉积时间对NiCu模板形貌和成分的影响。Cu的加入对NiCu模板多孔结构和枝晶结构的形成至关重要。通过优化沉积条件,成功制备出了 Ni含量大于90%并且具有完美枝晶结构的三维多孔NiCu模板,具体的沉积条件:沉积液0.2M NiSO4+0.0075M CuSO4+2M（NH4）2SO4+0.3M Na3C6H5O7 + 0.4M H3BO3,...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池构造及原理
1.1.2 燃料电池的特点及分类
1.2 直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展
1.2.1 氧还原反应机理
1.2.2 氧还原反应阴极催化剂的研究现状
1.3 直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展
1.3.1 甲醇电催化氧化机理
1.3.2 甲醇电氧化阳极催化剂的研究现状
1.4 多孔金属材料及其制备方法
1.4.1 多孔金属材料的制备
1.4.2 氢气泡动态模板法制备多孔金属材料的研究现状
1.5 选题背景及研究内容
第二章 实验原理与方法
2.1 试验路线和方法
2.2 试验材料和设备
2.3 氢气泡模板法多孔金属材料的制备
2.4 CVD法新型石墨烯的制备
2.5 三维石墨烯以及多孔金属的结构和成分分析
2.5.1 形貌分析
2.5.2 成分分析
2.5.3 结构分析
2.6 三维石墨烯以及多孔金属的性能检测
2.6.1 三维石墨烯的催化性能检测
2.6.2 多孔金属的催化性能检测
第三章 三维多孔NiCu模板的制备研究
3.1 氢气源对NiCu模板形貌和成分的影响
3.2 添加剂对NiCu模板形貌和成分的影响
3.3 Cu离子浓度对NiCu模板形貌和成分的影响
3.4 电流密度对NiCu模板形貌和成分的影响
3.5 沉积时间对NiCu模板形貌和成分的影响
3.6 小结
第四章 NiCu模板制备枝晶状石墨烯及其ORR催化性能研究
4.1 模板成分对石墨烯形貌复型的影响
4.2 CVD沉积温度对石墨烯的制备及催化性能的影响
4.2.1 CVD沉积温度对石墨烯形貌和结构的影响
4.2.2 CVD沉积温度对ORR催化性能的影响
4气流量对石墨烯的制备及催化性能的影响"> 4.3 CVD碳源CH4气流量对石墨烯的制备及催化性能的影响
4气流量对石墨烯形貌和结构的影响"> 4.3.1 CH4气流量对石墨烯形貌和结构的影响
4气流量对ORR催化性能的影响"> 4.3.2 CH4气流量对ORR催化性能的影响
4.4 不同类型电极的ORR催化性能对比
4.4.1 平面石墨烯的微观表征
4.4.2 GC电极、平面石墨烯以及三维枝晶状石墨烯的ORR催化性能对比
4.5 小结
第五章 三维多孔Pt基催化剂的制备及其对甲醇电催化氧化的研究
5.1 Pt含量对催化剂的制备及催化性能的影响
5.1.1 Pt含量对催化剂形貌、成分和结构的影响
5.1.2 Pt含量对催化剂催化性能的影响
5.2 Ni/Cu对催化剂的制备及催化性能的影响
5.2.1 Ni/Cu对催化剂形貌和成分的影响
5.2.2 Ni/Cu对催化剂催化性能的影响
5.3 小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的文章专利
本文编号：3028139
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池构造及原理
1.1.2 燃料电池的特点及分类
1.2 直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展
1.2.1 氧还原反应机理
1.2.2 氧还原反应阴极催化剂的研究现状
1.3 直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展
1.3.1 甲醇电催化氧化机理
1.3.2 甲醇电氧化阳极催化剂的研究现状
1.4 多孔金属材料及其制备方法
1.4.1 多孔金属材料的制备
1.4.2 氢气泡动态模板法制备多孔金属材料的研究现状
1.5 选题背景及研究内容
第二章 实验原理与方法
2.1 试验路线和方法
2.2 试验材料和设备
2.3 氢气泡模板法多孔金属材料的制备
2.4 CVD法新型石墨烯的制备
2.5 三维石墨烯以及多孔金属的结构和成分分析
2.5.1 形貌分析
2.5.2 成分分析
2.5.3 结构分析
2.6 三维石墨烯以及多孔金属的性能检测
2.6.1 三维石墨烯的催化性能检测
2.6.2 多孔金属的催化性能检测
第三章 三维多孔NiCu模板的制备研究
3.1 氢气源对NiCu模板形貌和成分的影响
3.2 添加剂对NiCu模板形貌和成分的影响
3.3 Cu离子浓度对NiCu模板形貌和成分的影响
3.4 电流密度对NiCu模板形貌和成分的影响
3.5 沉积时间对NiCu模板形貌和成分的影响
3.6 小结
第四章 NiCu模板制备枝晶状石墨烯及其ORR催化性能研究
4.1 模板成分对石墨烯形貌复型的影响
4.2 CVD沉积温度对石墨烯的制备及催化性能的影响
4.2.1 CVD沉积温度对石墨烯形貌和结构的影响
4.2.2 CVD沉积温度对ORR催化性能的影响
4气流量对石墨烯的制备及催化性能的影响"> 4.3 CVD碳源CH4气流量对石墨烯的制备及催化性能的影响
4气流量对石墨烯形貌和结构的影响"> 4.3.1 CH4气流量对石墨烯形貌和结构的影响
4气流量对ORR催化性能的影响"> 4.3.2 CH4气流量对ORR催化性能的影响
4.4 不同类型电极的ORR催化性能对比
4.4.1 平面石墨烯的微观表征
4.4.2 GC电极、平面石墨烯以及三维枝晶状石墨烯的ORR催化性能对比
4.5 小结
第五章 三维多孔Pt基催化剂的制备及其对甲醇电催化氧化的研究
5.1 Pt含量对催化剂的制备及催化性能的影响
5.1.1 Pt含量对催化剂形貌、成分和结构的影响
5.1.2 Pt含量对催化剂催化性能的影响
5.2 Ni/Cu对催化剂的制备及催化性能的影响
5.2.1 Ni/Cu对催化剂形貌和成分的影响
5.2.2 Ni/Cu对催化剂催化性能的影响
5.3 小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的文章专利
本文编号：3028139
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