电解质浓度和温度对活性炭电容性能的影响

采用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电技术考察了电解质浓度和温度对活性炭电容性能的影响. 活性炭电容器在0.1、0.5、1.0和6.0 mol·L^-1 KOH溶液中性能测试结果表明: 活性炭在高浓度电解质中具有高电容和低内阻, 但电位窗口较窄; 电容和内阻与KOH浓度的对数成正比. 活性炭电容在不同温度(20、40、80 °C)的性能测试结果表明: 高温能够增加电容和降低内阻, 但是却加速了长期充放电过程中电容的衰减.     

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.     

燃料电池技术发展现状与展望

燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电装置,近年来得到国内外普遍重视.本文详细阐述了燃料电池的近期研究进展与未来面临的挑战及发展方向。燃料电池在宇宙飞船、航天飞机、潜艇动力源已经得到应用;在汽车、电站及便携式电源等民用领域展现了成功的示范,但低成本、长寿命仍然是商业化面临的瓶颈问题.未来我国应大力推进燃料电池在水下潜器、航天飞行器等特殊领域的应用,解决高可靠性与安全性及环境适应性等关键问题;同时,在民用领域要实现燃料电池寿命与成本兼顾,从材料、部件及系统等3个层次深入技术改进与创新,尽快推进燃料电池的商业化.     

碳纳米管担载PtSn阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能研究

以多壁碳纳米管(MWNTs)为载体制备了担载型PtSn纳米催化剂,对其微观形貌和电催化性能进行了表征.透射电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)测试结果表明,以MWNTs为载体提高了PtSn金属粒子的分散度,粒径分布范围在1.5-6.5nm之间,PtSn/MWNTs催化剂的平均粒径为3.6nm.循环伏安、计时电流及DEFC单池的实验结果表明,由于MWNTs具有独特的结构及丰富的表面基团和较高的导电率,PtSn/MWNTs催化剂对乙醇的催化氧化表现出比PtSn/XC-72更高的活性.     

以甲醇为燃料的中温固体氧化物燃料电池性能研究

制备了阳极负载型LDC-LSGM双层电解质薄膜电池.考察了单电池在分别使用甲醇和氢气两种燃料时,不同温度下的I～V性能.以甲醇为燃料,以空气为氧化剂时,800℃下的最大输出功率密度为1.07W/cm²,而使用氢气为燃料时,最大输出功率密度为1.54W/cm².通过交流阻抗研究了造成甲醇性能降低的可能原因.结果表明,以甲醇作为燃料时,单电池性能较氢气作为燃料时低.     

PtCu2八面体形貌调控及氧还原电催化性能研究北大核心CSCD

利用溶剂热法,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中共同还原乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)和乙酰丙酮铜(Cu(acac)_2)制备PtCu八面体合金催化剂.PtCu_2八面体表现出明显的晶格收缩、较高比例的非氧化态Pt单质和较高的电子结合能,进而表现出较弱的含氧物种吸附强度和较低的d带中心位置.系统研究结构导向剂对PtCu合金形貌影响.在半电池测试中,由于PtCu_2具有均匀分散的规则八面体形貌结构,导致在0.9 V vs.RHE处氧还原(ORR)的质量比活性和面积比活性分别是Pt/C(JM)的6.3和27.2倍,并在加速衰减测试后其ORR的质量比活性仍达到Pt/C(JM)的4.5倍.     

固体聚合物电解质燃料电池

总结了固体聚合物电解质燃料电池在国内外的近期研究进展，阐明了电池的工作原理和电极的制备，并强调了进一步研究的一些问题。     

浸渍Nafion溶液于PEMFC电极催化层中的新方法

本文发展了一种利用毛细作用于自制的疏水电极催化层中浸渍质子导体新方法 ,该电极用于PEMFC ,与传统的喷涂法相比 ,电池性能高 .循环伏安法测得催化剂利用率高 ,电极横截面的SEM和EDX对硫和催化剂铂的线形扫描分析发现 ,该情况下树脂在催化层中分布比较均匀 ,且几乎与催化剂铂的分布深度接近 ,而树脂在传统方法所得的电极催化层中则分布不均匀 ,而且渗进了扩散层 ,极易在阴极被水淹没 (flood)     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池 (PEMFC)以质子交换膜 (PEM )作为电解质和隔膜 ,其性能强烈地依靠PEM的性质 .本文分析了PEMFC对PEM的要求 ,对全氟化、部分氟化和非氟化的PEM进行了分类介绍 ,着重讨论了膜的结构、制备、性质以及它们在PEMFC中的应用     

Cu~(2+)对质子交换膜燃料电池氧电极性能的影响

以旋转圆盘电极模拟PEMFC阴极,计时库仑、循环伏安、线性扫描等电化学方法研究Cu2+电解液对碳载铂催化剂电化学活性和氧还原性能的影响.结果表明,在恒电位0.49 V下,Pt/C催化剂活性比表面(ECA)明显减小,此际基底可能发生Cu欠电位沉积,从而掩盖催化剂的活性比表面;数据拟合指明Cu欠电位沉积占据催化剂表面部分氧原子吸附点位,使该点位桥式吸附的氧原子转变为顶式吸附氧原子.