面向碱性体系C2醇电氧化的Pd基催化剂的制备及性能研究

发布时间：2022-01-16 20:50

　　C2醇（含乙醇和乙二醇）有机小分子作为燃料具有能量密度高、低毒性及生物质可再生等优点,在电化学能源存储和转化方面应用前景广阔。然而,实现能量转化所需的C2醇电氧化反应动力迟缓、电子转移数不高,致使相关燃料电池的比能量和比功率不高。同时所依赖的贵金属Pt和Pd基催化剂的质量活性和稳定性较低,严重制约了C2醇类燃料电池的实用化。目前研究表明,相对于酸性介质中的C2醇分子电氧化,碱性介质中的相关反应动力较为迅速,同时碱性介质对催化剂、载体的腐蚀性较小,而且醇分子在碱性阴离子交换膜中的渗透率低。更为重要的是,碱性介质中,Pd对C2醇电氧化具有与Pt可比拟的活性,有望替代Pt成为主催化金属。因此,在认识C2醇的氧化机理上,创制针对碱性介质的高效Pd基催化剂,对促进C2醇在清洁能源转化利用方面具有重要意义。在本工作中,首先系统比较Pt、Pd材料在碱性环境中对C2醇有机小分子的电氧化行为,明确了Pt、Pd基催化剂材料各自的优劣点。然后,以C2醇电氧化机理为指导,结合催化剂设计的一般原则,通过引入异种元素形成合金的方式,合理改性Pd基催化剂。主要研究内容如下:·碱性介质中C2醇分子在碳载Pd和Pt上电... 

【文章来源】：上海电力大学上海市

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氢氧质子交换膜燃料电池示意图

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过程重要中间体的研究，CO 被认为是该路径的重要反应中间体，然而在个研究小组中存有一定的争议。Koper 和 Lai 等人为重要的中间体。而 Christensen 等人[30]则认为-Pt 是 C2 路径生成乙酸根的直接中间体，并就 C1 的中间体 Pts-CH2-C(=O)-O-Pts。Behm 小组[31]通过系中 Pt 电极上的乙醇电氧化过程进行研究，对比了CD2OH）的氧化行为提出乙酰才是真正的中间体。ATR-SEIRAS 研究了酸性环境中多晶 Pt 电极表面的乙酰可能是反应过程中的一个重要中间体。而技术研究碱性条件下乙醇在 Pd 膜电极上的氧化机理）证实了反应中间体为 α-C 位连续脱氢的生成的乙酰乙酰断裂 C-C 键解离生成生成 C1 物种，如 COad及被氧化为 CO2[33]。整个反应的历程如图 1.3 示：

【参考文献】：
期刊论文
[1]问道燃料电池[J]. 衣宝廉,侯明,明平文.  中国经济和信息化. 2014(10)
[2]乙醇电催化氧化[J]. 饶路,姜艳霞,张斌伟,游乐星,李崭虹,孙世刚.  化学进展. 2014(05)
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[4]燃料电池概述[J]. 刘建国,孙公权.  物理. 2004(02)

博士论文
[1]碱性溶液中醇分子和离子液体中CO电催化吸附与反应的表面红外光谱研究[D]. 阳耀月.复旦大学 2014
[2]甲酸电氧化的钯基催化剂及表面红外光谱研究[D]. 张涵轩.复旦大学 2013

硕士论文
[1]钯电催化剂上C2醇氧化的结构效应及红外光谱研究[D]. 马宪印.上海电力学院 2018
[2]直接乙醇燃料电池：铂基和钯基电催化剂的研究[D]. 安丽娟.石河子大学 2015



本文编号：3593397