直接甲醇燃料电池多元铂基催化剂的制备及性能研究

发布时间：2021-08-20 08:36

　　燃料电池是继火电、水电和核电之后的第四代发电技术,是一种经过电化学反应过程直接将化学能转化为电能的装置。直接甲醇燃料电池是低温燃料电池的一种,其具有能量转化密度高、环境友好、易于建设等优点而受到广泛关注。然而,电催化剂是组成直接甲醇燃料电池的至关重要的材料之一。由于电催化剂的催化活性欠佳、铂利用率低和抗CO中毒能力差等问题导致燃料电池性能不佳。因此,提高直接甲醇燃料电池催化剂的活性、稳定性和抗CO中毒能力已成为燃料电池领域的研究热点。我们致力于合成新型直接甲醇燃料电池阳极多元铂基催化剂来推动直接甲醇燃料电池的商业化进程,本论文研究了三种直接甲醇燃料电池阳极多元铂基催化剂材料,总结如下:第一,采用一步无模板溶剂热法合成铂铜合金纳米线,目的提高其电催化活性、铂的利用率和抗CO中毒能力,研究其合成条件实现对Pt_xCu_y合金纳米线的组成、形貌、尺寸及相结构的全面调控,并考察了其甲醇氧化反应的催化活性。XRD显示出Pt₂₀Cu₈₀合金纳米线为面心立方且形成合金结构。TEM显示出单根Pt₂₀

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

以氢气为燃料的质子交换膜低温燃料电池的工作原理图

图 1-2 以甲醇为燃料的质子交换膜低温燃料电池的单电池结构示意图Figure 1-2 Schematic diagram of single cell structure of proton exchange membrane low temperature fuelcell using methanol as fuel甲醇的电催化氧化过程分为电吸附过程和电氧化过程：电吸附过程,甲醇脱氢生成吸附中间体[35]：CH3OH+Pt→Pt-CH2OH+H++e-(1-10)Pt-CH2OH+Pt→Pt2-CHOH+H++e-(1-11)Pt2-CHOH+Pt→Pt3-COH+H++e-(1-12)Pt3-COH→Pt-CO+2Pt+H++e-(1-13)电氧化过程涉及三个平行的氧化途径：完全氧化成 CO2（C1 途径），和部分氧化-不完全氧化成甲醛或甲酸（C2，C3 途径）[36-45]：M+H2O→M-OH+H++e-(1-14)

101-3 通过(a)乙二醇回流，(b)抗坏血酸还原，(c)硼氢化钠还原合成的 Pt/r-GO，(d)通过乙二流的 Pt/Vulcan XC-72 的 TEM 图像[57]ure 1-3 TEM images of Pt/r-GO synthesized by (a) ethylene glycol reflux, (b) ascorbic acid redu(c) sodium borohydride reduction, (d) Pt/Vulcan XC-72 by ethylene glycol reflux.2 化学气相沉积法CVD 主要是使气态物质在固体上发生传输反应和化学反应等并产生固态沉积，可以实现快速合成单分散的纳米颗粒，并且利用载体表面上的挥发性化合或热分解合成二元组合物。此外，金属纳米颗粒和载体之间会形成强相互作用1-4，Machino 等[58]通过 CVD 制备得到均匀地分散在碳纳米壁载体上约为 2nm颗粒。Kim 等[59]通过 CVD 制备得到尺寸均一的约为 1nm 的 Pt 颗粒，远小于

【参考文献】：
期刊论文
[1]Controlled Growth of Pt–Au Alloy Nanowires and Their Performance for Formic Acid Electrooxidation[J]. Yu Han,Yuejun Ouyang,Zhihui Xie,Jinri Chen,Fangfang Chang,Gang Yu.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(07)



本文编号：3353179