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.     

NH_4~+对甲酸在炭载Pd催化剂上氧化性能的影响

为了解HClO4、NH4ClO4和NaClO4电解液对炭载Pd(Pd/C)催化剂电极对甲酸氧化的电催化性能的影响,在用X射线衍射(XRD)谱、能量色散谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)对Pd/C催化剂进行表征的基础上,采用电化学方法测量了Pd/C催化剂在不同电解液中对甲酸氧化的电催化性能.发现在不同电解液中,Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性按NH4ClO4NaClO4HClO4的次序降低.由于甲酸的存在,不同电解液的pH相差较小,因此,电解液的pH影响较小,而阳离子的影响较大.在NaClO4电解液中的性能优于在HClO4电解液中的性能是pH的影响.在NH4ClO4电解液中的性能优于在NaClO4电解液中是由于NH4+能降低CO在Pd/C催化剂电极上的吸附强度和吸附量,这一发现对提高直接甲酸燃料电池(DFAFC)的性能很有意义.     

偏钒酸钠对甲酸在Pd/C催化剂上氧化的电催化性能影响的机理

直接甲酸燃料电池的两大问题是Pd催化剂对甲酸氧化的电催化稳定性不好和Pd能催化甲酸分解。研究发现,当Pd/C在偏钒酸钠溶液中浸泡后能吸附上VO3-,吸附上VO3-的Pd/C催化剂对甲酸分解的催化性能会大大降低,由甲酸分解产生的CO的量也大大降低,使Pd/C催化剂被CO毒化的几率也大大降低,因此,在偏钒酸钠溶液中浸泡后的Pd/C催化剂对甲酸氧化的峰电流密度要比没有浸泡的Pd/C催化剂高13%左右。计时电流曲线的测量表明,6000 s时在偏钒酸钠溶液中浸泡后的Pd/C催化剂对甲酸氧化的峰电流密度要比没有浸泡的Pd/C催化剂高42%左右。结果证明,在偏钒酸钠溶液中浸泡能提高Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性,特别是电催化稳定性。     

电解液对炭载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能的影响

为了了解(NH4)2SO4,K2SO4和H2SO4电解液对炭载Pd(Pd/C)催化剂对甲酸氧化的电催化性能的影响和机理,用电化学方法测量了Pd/C催化剂在不同电解液中对甲酸氧化的电催化性能。发现在不同电解液中,Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性按(NH4)2SO4>K2SO4>H2SO4的次序降低。由于在含甲酸的电解液中,不同电解液的pH值差别较小,电解液的pH值只有较小的影响。其次,电解液的电导率对甲酸氧化峰峰电位有一定的影响。最后,由于NH4+起着特殊作用,它能降低CO在Pd/C催化剂电极上的吸附量,因此,在(NH4)2SO4电解液中,Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化性能最好。