部分卸载时被动式燃料电池动态响应实验研究

对全被动式直接甲醇燃料电池在电流部分卸载情况下的输出电压动态响应开展了实验研究.实验结果显示,电流按照方波,后直角三角波、前直角三角波和等腰三角波加载/卸载时的燃料电池输出电压动态响应规律不尽相同.燃料电池在高电流强度加载时,不同甲醇溶液浓度时的电池输出电压比较接近.在电流部分卸载的情况下,1 mol/L甲醇溶液浓度时...     

生物电化学系统降解多环芳烃萘及微生物群落研究

采用单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)反应器构型, 以不同浓度萘为基底物质, 考察MFC的产电性能、 萘降解率、 化学需氧量(COD)和总有机碳含量(TOC)降解率及MFC阴阳极微生物活性和多样性. 结果表明, 循环伏安曲线受不同浓度萘的影响变化较为明显, 随着萘浓度的增大, 最大功率密度呈下降趋势, 且萘对MFC的阴极电极电势影响较大; 当萘的浓度为15 mg/L时, MFC最大功率密度可达(645.841±28.08) mW/m ²; 对萘的降解率高达100%, 且MFC对COD和TOC的降解率随着萘浓度的提高而增大, 但是增大的速率逐渐减小. 对MFC阳极微生物膜进行高通量测序发现, Geobacter是优势菌属, 相对丰度达81%, 阴极主要以Aquamicrobium为主.     

超支化聚合物氮修饰Pd催化剂促进甲酸电催化氧化

通过原位聚合法制备了以超支化聚合物的氮修饰的PdN_x/C催化剂, 并考察了其催化甲酸电氧化反应的性能. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等技术研究了氮的引入对催化活性组分Pd的形貌及表面电子形态的影响. 结果表明, 修饰氮后Pd纳米粒子粒径可稳定在2 nm, 并且保持了较高的分散度, 改善了表面Pd电子状态. 与Pd/C催化剂相比, 氮修饰的PdN₂₀/C用于甲酸电氧化的Pd单位质量比活性提高了10.9%.     

微量Co修饰的碳载超细Pt纳米粒子的制备及其在燃料电池氧还原催化中的应用

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有清洁、高效等优点,是一种理想的汽车动力电源.然而,由于其阴极氧还原反应(ORR)速率缓慢,需要使用大量的Pt基催化剂,导致燃料电池成本居高不下,严重制约了PEMFC的商业化发展.将Pt与过渡金属Fe, Co, Ni等形成合金,对表面Pt原子的几何结构和电子结构进行调变,可以有效提高催化剂的活性,实现Pt用量和燃料电池成本的降低.但是目前合金催化剂多采用溶剂热、浸渍-高温退火等制备方法,使用有毒有害试剂和难清洗的表面活性剂,且过程复杂、能耗高,不利于大规模化生产.此外,合金中过渡金属占比高,在燃料电池工况下,大量过渡金属溶解,加速了膜的降解,导致实际PEMFC性能的降低.对此,我们探索了一种简便有效的方法制备高活性、高稳定性的碳载Pt-Co催化剂.在没有添加表面活性剂的情况下,采用硼氢化钠辅助乙二醇还原法合成了具有超小尺寸和均匀分布的Pt-Co纳米颗粒,后续酸刻蚀处理去除不稳定的Co原子,重组双金属纳米颗粒的表面结构形成富Pt壳层,进一步提高了催化剂的活性和稳定性.通过电感耦合等离子体、X射线粉末衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、高角环形暗场-扫描透射-元素分布及光电子能谱等物理表征证实了微量Co改性的碳载超细铂合金纳米颗粒的组成和结构.进一步对催化剂进行旋转圆盘电极和单电池测试,结果表明, Pt_(36)Co/C具有明显高于商业化Pt/C的有效电化学活性面积和电池性能.此外,加速衰减测试和衰减前后的电镜图片表明, Pt_(36)Co/C催化剂的稳定性相较于Pt/C亦有所增强.分析Pt-Co/C催化性能提高的原因,主要归于以下三点:(1)催化剂纳米颗粒在载体上分布均匀,且具有超小的粒径尺寸,提供了大量的三相反应界面位点;(2)双金属配体和电子效应的协同作用,降低了氧化物质在催化表面的吸附能力,加速了ORR的电催化动力学;(3)酸蚀刻导致的不稳定Co的溶解及催化剂表面结构的重排,形成了富Pt壳层结构,有利于提高催化剂的稳定性.这种简单有效的合金制备方法可以在电催化领域推广使用.     

用乙二胺四乙酸和Pt(NO3)2制备Pt/C催化剂及其形成机理

在用Pt(NO3)2作前驱体制备Pt/C催化剂时,乙二胺四乙酸(EDTA)的存在能有效地降低Pt粒子粒径并改善其分散度。发现加入EDTA不能与Pt2+配位形成络合物,而是通过静电作用将Pt2+包裹起来,使生成的Pt粒子不易团聚,得到的Pt/C催化剂中Pt粒子的平均粒径为3 nm,而且分布均匀,因此,得到的Pt/C催化剂对甲醇氧化有很好的电催化活性和稳定性。     

直接甲酸燃料电池Pd阳极催化剂及其电催化稳定性

直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Pd阳极催化剂对甲酸氧化具有很好的电催化活性, 但电催化稳定性较差, 因此, 对Pd催化剂电催化活性和稳定性的影响原因和机理的研究已经成为DFAFC阳极催化剂的研究重点, 本文综述了DFAFC中Pd催化剂和Pd基复合催化剂的研究和发展概况. 主要介绍了Pd催化剂的优缺点、稳定性及提高稳定性的方法和机理等, 为Pd催化剂和Pd基复合催化剂的实际应用奠定基础.     

含有POSS的复合型质子交换膜的制备及性能

本文以一种具有含萘结构的磺酸化聚芳醚酮作为主体材料, 采用具有相似化学结构的含萘、 醚和酮结构的聚甲亚胺作为增强组分, 通过溶胶-凝胶的方法在复合膜中引入提高质子传输能力的酸功能化聚倍半硅氧烷(POSS-SO3H), 制备新型的三元复合型质子交换膜, 并对其微结构和性能进行了研究.     

微乳法合成Pt/C、PtIr/C催化剂及其电化学性能表征

以碳纳米粉(XC-72R)作为载体,采用三种不同方法合成Pt/C负载型催化剂。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安法(CV)、恒电位测试(Potentiostatic)以及线性极化分析（Potentiodynamic polarization）等手段进行催化剂表征,结果表明,微乳法制得的负载型催化剂,活性组分的颗粒尺寸为5～10nm,且均匀地分散在载体表面,其电化学性能良好。而微乳法进一步制备的含不同比例的负载型的PtIr/C催化剂,其中以Pt85Ir15表现出更为较好的电化学综合性能。     

碳纳米管表面修饰程度对其载Pd纳米粒子的电催化氧化水合肼性能的影响

比较了未氧化处理与经浓硝酸或混酸(浓硫酸与浓硝酸体积比为1∶1)处理后的不同多壁碳纳米管(MWNTs)为载体的Pd催化剂(Pd/MWNTs)对水合肼氧化的电催化性能. 光谱表征和电化学测试结果表明, MWNTs表面不修饰或修饰程度过大都不利于金属Pd纳米粒子的沉积. 浓硝酸处理使MWNTs表面修饰的含氧基团适中, 能够促进负载的Pd纳米粒子均一分布, 因此提高Pd/MWNTs催化剂对水合肼的电催化性能. 相反, 混酸处理使MWNTs表面产生的含氧基团过多, 导致金属Pd纳米粒子部分聚集, 从而降低Pd/MWNTs催化剂对水合肼的电催化性能.     

电池300余年的发展史

从300多年前“伏打电堆”的诞生之日起,电池便成为人类社会不可或缺的重要部分,能源短缺以及环境问题使人们一直在不停地寻找新的电池,也更进一步加速了电池的发展。本文介绍了各种最新电池的发展历史及其原理和用途,并对电池的未来发展做出展望。