Pt-SnO2 / C催化剂对乙醇和吸附态CO的电催化氧化

由于乙醇最有可能成为直接甲醇燃料电池（DMFC）的替代燃料，因此近年来。对乙醇的电化学氧化及直接乙醇燃料电池的研究已引起人们的很大兴趣。甲醇毒性较大并且易透过Nafion膜进入阴极造成阴极的混合电位而影响DMFC的阴极性能．这是制约DMFC走向实用化的主要问题之一。因此人们在致力于研究直接甲醇燃料电池的同时．也寻求其它的小分子醇作为甲醇的替代燃料。乙醇是除甲醇以外最简单的醇．它来源广泛．无毒，是可再生和环保型能源．并且也有较高的能量密度和反应活性。但是乙醇在电极上的完全氧化因涉及到C-C键的断裂要比甲醇困难．阳极反应动力学过程也比较缓慢。到目前为止铂基催化剂仍然是乙醇氧化最好的催化剂．虽然也有使用非铂催化剂研究乙醇的电氧化，但催化活性远不如铂基催化剂高。     

直接甲醇燃料电池阴极电催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)功率密度高，燃料甲醇价格低廉、储存和携带方便，特别适合作为电动车和小型电子设备的电源，是目前燃料电池研究领域的一个热点。本文介绍了40年来DMFC阴极电催化剂的发展历史及现状，并针对目前严重影响DMFC性能的“甲醇透过”问题，阐述了研制耐甲醇阴极电催化剂的重要性，讨论了今后DMFC阴极电催化剂的发展趋势。     

碳载Pt和PtRu催化剂的甲醇电氧化比较

利用电化学方法对商用Pt/C和PtRu/C催化剂在酸性介质中的甲醇电氧化进行了比较研究.动电位和恒电位氧化实验结果皆表明PtRu/C比Pt/C对甲醇电催化活性高.PtRu合金的形成不仅改变了催化剂表面对氢的吸附性质,而且使氧化物还原峰电位向阴极方向移动.Ru与甲醇的相互作用为温度活化过程,需要较高的温度.     

操作条件对DMFC阴极电化学阻抗谱参数的影响

通过降低阴极催化剂载量强化了阴极氧还原反应的电化学极化, 测量了不同操作条件下直接甲醇燃料电池(DMFC)的极化曲线和交流阻抗谱,并提出了改进的等效电路模型LR(CR)(QR(LR))用以分析温度、空气流量和甲醇流量对DMFC阴极电化学反应和传质极化过程的影响. 研究结果表明, 提高工作温度会导致更多的甲醇渗透到阴极, 加大阴极氧气还原反应的电荷转移电阻; 只有采用大的空气流量,才会有效地防止水淹, 加大氧气向催化剂层的传质, 促进阴极反应的进行; 适当提高甲醇的流量可以促进阳极和阴极电化学反应的进行, 但是过高的甲醇流速可能会降低电极表面的温度, 加剧甲醇的渗透.     

三维氮掺杂石墨烯气凝胶负载钴酞菁作为高效的氧气还原反应催化剂

通过两步溶剂热法制备得到三维氮掺杂石墨烯与吡啶氧基钴酞菁的复合材料(CoTPPc/NGA).该复合材料具有优良的氧气还原性能,在起峰电位和半波上接近商业化的铂碳催化剂(Pt/C),且在稳定性和抗甲醇性能上优于铂碳催化剂,有望代替铂碳催化剂成为碱性直接甲醇燃料电池的阴极催化剂.     

直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展;直接甲醇燃料电池;阴极催化剂;氧还原;耐甲醇     

具有优异甲醇耐受性的Rh掺杂Pd Cu有序金属间化合物纳米粒子增强氧还原电催化（英文）

由于阴极催化剂有限的活性和耐久性以及甲醇渗透到阴极所导致的催化剂中毒问题,直接甲醇燃料电池(DMFCs)仍面临严峻的挑战。本文报道了一类新型的具有有序金属间结构的Rh掺杂PdCu纳米颗粒用于提高阴极氧还原反应(ORR)的活性、耐久性和甲醇耐受性。通过结合Rh原子掺杂以及有序金属间结构两者的优点,在碱性条件下,Rh掺杂Pd Cu金属间化合物催化剂在0.9 V电位下对氧还原质量活性相比商业Pt/C提高7.4倍。这种独特的结构还使其表现出出色的ORR耐久性,在连续20000个循环后的半波电位和质量活性几乎不变。此外,在苛刻的中毒环境下,仍可以保持Rh掺杂PdCu金属间化合物电催化剂高的氧还原催化活性。     

自呼吸直接甲醇燃料电池膜电极的优化(英文)

针对空气自呼吸式直接甲醇燃料电池甲醇易渗透和阴极易水淹的特点,通过对催化层催化剂载量、阴极微孔层、阳极微孔层和膜等因素进行调控,对膜电极结构和性能的进行了优化.结果表明,使用高载量催化剂能有效降低甲醇渗透,但载量过高会引起传质阻力.当阳极微孔层PTFE含量为30%(bymass)时,可以有效促进CO2的均一析出,从而降低甲醇浓度梯度,减小甲醇透过.综合考虑甲醇渗透和阴极自返水,经优化后所得MEA在室温时自呼吸工作条件下,比功率密度达到33mW·cm-2,最优甲醇工作浓度为4mol·L-1.     

直接甲醇燃料电池的阳极和阴极催化剂

直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其结构简单、能量密度高、易携带、无污染等优点,成为燃料电池未来发展的方向。阳极和阴极催化剂的活性和稳定性是决定DMFC性能、寿命和成本的关键。然而,商业催化剂铂(Pt)的低储量和高成本限制了DMFC的广泛应用,同时,非铂类催化剂的活性和稳定性还需要进一步提高,以达到商业化应用的要求。本文综述了近年来国内外DMFC阳极和阴极催化剂的最新研究进展。首先,对于阳极甲醇氧化催化剂,分别对Pt基催化剂的改性和非Pt类催化剂的研究进展进行了详细介绍;其次,概述了Pt基阴极氧还原催化剂的改性和非Pt阴极催化剂的发展现状;此外,对于催化剂与载体的强相互作用产生的协同效应进行了总结论述;最后,对直接甲醇燃料电池阳极和阴极催化剂的发展前景进行了展望。     

直接甲醇燃料电池的Ir-Fe/C 阴极催化剂性能

合成了直接甲醇燃料电池的Ir-Fe/C阴极催化剂, 用X射线衍射(XRD)谱和X射线能量色散谱(EDS)等方法对该催化剂进行表征, 研究了碳载Ir-Fe(Ir-Fe/C)催化剂对氧还原的电催化活性和抗甲醇能力. 研究发现, 氧在碳载Ir(Ir/C)和Ir-Fe/C催化剂电极上还原的起始氧还原电位分别为0.57和0.65 V. 在0.2 V下的电流密度分别为4.6和5.8 mA/cm², 表明Ir-Fe/C催化剂对氧还原的电催化性能要优于Ir/C催化剂, 而且Ir-Fe/C催化剂也有很好的抗甲醇能力.     

MoqRuyXz(X=S，Se，Te)纳米簇电催化还原氧的性能对比研究

直接甲醇燃料电池存有两个较为突出的技术问题,即:阳极催化剂活性低和甲醇渗透[1～4]。针对“甲醇渗透”(cross-over)问题有两种解决途径:一、使用低甲醇渗透率电解质膜(阻醇膜),二、使用抗甲醇氧还原电催化剂[4]。目前,多数改性或新型膜材料的阻醇率有一定提高,然而膜的电导率等指标不够理想[5～7]。抗甲醇氧还原催化材料的开发研究正逐渐受到重视[4]。因过渡金属纳米簇硫族化合物电催化剂的活性、抗甲醇性、稳定性高、成本低逐渐得到青睐,是有竞争力的Pt替代催化材料[7～15]。过渡金属纳米簇硫族化合物MqM′yXz的金属核M′多为Ru,掺杂…     

氮掺杂MnCo2O4/N-KB的制备及氧还原催化性能

以Mn(Ac)_2和Co(Ac)_2作为前驱体,导电碳Ketjenblack (KB)作为负载碳源,采用水解-水热法制备氮掺杂的MnCo_2O_4/N-KB催化剂材料,对其结构特征和碱性溶液中氧还原反应的催化性能进行表征,并进一步分析其氧还原反应活性。结果表明:MnCo_2O_4/N-KB催化剂的形态是KB骨架上生长纳米级MnCo_2O_4,并且在N-KB和MnCo_2O_4之间形成化学耦合,产生协同作用,有效提高了MnCo_2O_4/N-KB催化剂的氧还原活性。MnCo_2O_4与N-KB的质量比为1∶9时,MnCo_2O_4/N-KB催化剂在O_2饱和0.1mol·L~(-1)KOH溶液中对氧还原反应的电催化性能最佳,反应的极限电流密度为5.7 mA·cm~(-2),半波电位接近0.81 V,电子转移数为4。在相同负载量下,MnCo_2O_4/N-KB催化剂相比商用Pt/C(电流密度5.2 mA·cm~(-2),半波电位0.83 V)有着更高的极限电流密度和耐久性。     

Influence of lanthanum on morphology and electrochemical performance of nano-platinum-based catalytic membrane electrode

The current research of platinum (Pt)–based catalysts focuses on reducing Pt loading in the catalysts while enhancing the catalytic activity. As a rare-earth element, lanthanum (La) has demonstrated good synergistic effect with Pt-based catalysts, because of its catalytic promoting capability and high dispersibility. Here, we fabricated La-doped nano-Pt-based catalytic membrane electrode using ion beam sputtering method. The effect of La on the morphology and electrochemical performance of the catalytic membrane electrode was investigated by scanning electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, and electrochemical measurements. Compared with pure Pt-based sample, the electrochemical activity specific area of the La-doped sample increases by 74.59%, with 63.95% increase in exchange current density. The results also show that La₂O₃ enhances oxygen enrichment of the membrane electrode and reduces interfacial energy among Pt grains while pinning the grain boundaries. In addition, the inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) measurement shows that the Pt loading in the membrane electrodes is below 0.1 mg/cm². Thus, enhanced catalytic performance is achieved in catalysts with lower Pt loading.     

Pt/CNTs催化剂的制备及其催化臭氧化活性研究

以碳纳米管(CNTs)为催化剂载体, 以H₂PtCl₆•6H₂O为贵金属活性组分前驱物, 采用等体积浸渍法制备了Pt/CNTs催化剂. 以草酸为目标污染物, 考察了所制备催化剂的催化活性, 并采用SEM, XRD和XPS等分析方法对催化剂进行表征. 对活性组分Pt的负载量、氢还原温度和热处理方式进行了研究, 确定了适宜的制备条件为Pt负载量1.0%、氢还原温度350 ℃. 研究表明, 在本实验条件下, 单独臭氧氧化、碳纳米管载体催化臭氧化和Pt/CNTs催化臭氧化分别能去除溶液中3.0%, 72.9%和97.9%的草酸. Pt的负载明显地提高碳纳米管催化臭氧化的效果. XRD分析显示催化剂的活性组分Pt以单质Pt⁰的形式存在; 与氢还原过程相比, 在空气气氛中焙烧制备的Pt/CNTs催化剂表面Pt的结晶度过高, 而且XPS结果表明此催化剂表面的Pt有化学吸附氧存在, 导致催化活性降低.     

高活性、低载量的PtCo/C质子交换膜燃料电池催化剂的合成

利用逐步合成的方法,合成了一系列不同量硝酸处理的PtCo/C催化剂。通过燃料电池测试装置对催化剂进行了测试,结果表明PtCo/C催化剂在较低载量情况下,有着很好的性能：在50 kPa背压下,0.9 V下的电流密度达到44 mA·cm^-2,0.8 V下的电流密度超过300 mA·cm^-2;200 kPa背压下,最高功率密度超过1 300 mW·cm^-2。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对合成的PtCo/C催化剂的形貌、组成进行了表征。XRD结果表明,催化剂中,Pt以Pt₃Co和Pt颗粒形式存在。燃料电池测试结果表明,这一系列的催化剂中,经2 mL质量分数65%的浓硝酸配制的水溶液处理过的PtCo/C催化剂,具有最好的燃料电池性能以及良好的稳定性。     

氧气在不同粒径Pt/C催化剂上的电催化还原

在甲醇溶剂中,利用SnCl2作为还原剂,通过控制反应条件制备了带有不同粒径Pt粒子Pt/C催化剂。X-射线衍射和透射电镜的研究表明获得的Pt/C催化剂中Pt粒子具有高度的均一性和良好的分散度。电化学研究显示,对于氧气的电催化还原,Pt/C催化剂存在着明显的粒径效应。当Pt粒子粒径为3.2 nm时,Pt/C催化剂对氧气的电催化还原的质量比活性最佳。Pt/C催化剂对氧气的粒径效应可能与其表面含氧基团含量、Pt粒子的比表面积及其晶面结构相关。     

氧气在不同粒径Pt/C催化剂上的电催化还原

在甲醇溶剂中,利用SnCl₂作为还原剂,通过控制反应条件制备了带有不同粒径Pt粒子Pt/C催化剂。X-射线衍射和透射电镜的研究表明获得的Pt/C催化剂中Pt粒子具有高度的均一性和良好的分散度。电化学研究显示,对于氧气的电催化还原,Pt/C催化剂存在着明显的粒径效应。当Pt粒子粒径为3.2nm时,Pt/C催化剂对氧气的电催化还原的质量比活性最佳。Pt/C催化剂对氧气的粒径效应可能与其表面含氧基团含量、Pt粒子的比表面积及其晶面结构相关。     

A Universal and Facile Way for the Development of Superior Bifunctional Electrocatalysts for Oxygen Reduction and Evolution Reactions Utilizing the Synergistic Effect

Increasing energy demands have stimulated intense research activities on reversible electrochemical conversion and storage systems with high efficiency, low cost, and environmental benignity. It is highly challenging but desirable to develop efficient bifunctional catalysts for both the oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER). A universal and facile method for the development of bifunctional electrocatalysts with outstanding electrocatalytic activity for both the ORR and OER in alkaline medium is reported. A mixture of Pt/C catalyst with superior ORR activity and a perovskite oxide based catalyst with outstanding OER activity was employed in appropriate ratios, and prepared by simple ultrasonic mixing. Nanosized platinum particles with a wide range of platinum to oxide mass ratios was realized easily in this way. The as‐formed Pt/C–oxide composites showed better ORR activity than a single Pt/C catalyst and better OER activity than a single oxide to bring about much improved bifunctionality (ΔE is only ≈0.8 V for Pt/C–BSCF; BSCF=Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3?δ), due to the synergistic effect. The electronic transfer mechanism and the rate‐determining step and spillover mechanism were two possible origins of such a synergistic effect. Additionally, the phenomenon was found to be universal, although the best performance could be reached at different platinum to oxide mass ratios for different oxide catalysts. This work thus provides an innovative strategy for the development of new bifunctional electrocatalysts with wide application potentials in high‐energy and efficient electrochemical energy storage and conversion.     

氧-硼共修饰多壁碳纳米管载铂催化剂的制备及氧还原活性

采用一种简便的方法,合成了氧-硼共修饰的多壁碳纳米管材料,以此为载体制备的铂基催化剂具有更小的铂粒径、更高的电化学表面积(40 m²·g_Pt^-1)和更高的氧还原活性(0.3 A·mg_Pt^-1)。氧、硼在提高碳纳米管的载体分散性、控制铂颗粒的均匀性和粒径、促进氧还原反应的氧吸附/解离方面发挥着重要的作用。     

氧-硼共修饰多壁碳纳米管载铂催化剂的制备及氧还原活性

采用一种简便的方法,合成了氧-硼共修饰的多壁碳纳米管材料,以此为载体制备的铂基催化剂具有更小的铂粒径、更高的电化学表面积(40 m²·g_Pt^-1)和更高的氧还原活性(0.3 A·mg_Pt^-1)。氧、硼在提高碳纳米管的载体分散性、控制铂颗粒的均匀性和粒径、促进氧还原反应的氧吸附/解离方面发挥着重要的作用。