微乳液法制备的PtSn/C催化剂对乙醇的电催化氧化性能

以甲酸钠为还原剂,在水/triton X-100/乙二醇/环己烷的W/O型微乳液中制备PtSn/C催化剂.采用X射线衍射（XRD）分析催化剂的结构,循环伏安法和电化学阻抗谱法测试催化剂对乙醇的催化氧化性能.结果表明,微乳法制备的PtSn/C催化剂部分合金化,与Pt/C相比,PtSn/C对乙醇的电催化氧化活性有明显提高,具有更高的抗CO中毒能力.     

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.     

碳纤维基PtSn催化剂直接乙醇燃料电池制备及性能研究

采用自制的碳纤维基PtSn催化剂薄膜作为阳极催化剂,商用Pt/C作为阴极催化剂,Nafion 115膜作为质子交换膜,通过热压制成膜电极,组装平板型直接乙醇燃料单电池,搭建测试系统并进行性能的测试,研究了温度、乙醇浓度、溶液流量、进气流量等参数对DEFC的影响。结果表明,当乙醇溶液浓度为1.0 mol/L、溶液进样流量为1.0 mL/min、溶液温度为80 ℃、氧气进样流量为100 mL/min时结果较优,单电池的最高功率密度达18.2 mW/cm²。     

制备方法对直接乙醇燃料电池阳极PtSn/C催化剂性能的影响

 对比研究了用三种液相沉积还原法制备的PtSn/C催化剂,并用X射线衍射、透射电镜和程序升温还原等技术表征了催化剂的形貌、结构及组成. 用乙二醇还原法制备的PtSn/C(EG)催化剂的平均粒径最小(约为1.8 nm), 且分布均匀, Sn以多种价态存在于PtSn/C(EG)中. 采用循环伏安法和直接乙醇燃料电池单池评价了三种PtSn/C催化剂对乙醇氧化反应的催化活性,探索了单池性能与催化剂粒径及组成的关系. 结果表明, PtSn/C(EG)催化剂具有较高的催化乙醇氧化活性. 这可能是因为PtSn/C(EG)催化剂的金属粒径较小, Pt晶格发生了适当的扩张以及SnO2能够在较低电位下提供含氧物种的缘故.     

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质;直接甲醇燃料电池;电催化剂;甲醇电氧化     

直接乙醇燃料电池阳极催化剂Pt-Ir-SnO2/C的制备与表征

采用改良的Bönnemann法合成了一系列Pt/C、Pt-Ir/C、Pt-SnO₂/C 和Pt-Ir-SnO₂/C 阳极电催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂晶型结构、表面形貌、粒径尺寸和表面电子结构进行了表征. 运用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)和电流密度-时间(j-t)曲线进行电化学测试, 研究了温度对乙醇电催化氧化活性的影响. XRD和TEM结果表明, Pt 纳米粒子均为面心立方结构且分散较均匀, 平均粒径为2-4 nm. 电化学结果表明, 上述催化剂随着温度的升高催化性能增强, 在相同条件下,Pt-Ir-SnO₂/C 催化剂的催化活性最佳. 通过阿仑尼乌斯公式计算结果得知, Ir 和Sn 的协同作用可以降低Pt-Ir-SnO₂/C 催化剂对乙醇氧化反应的活化能.     

新型碳纤维负载直接乙醇燃料电池Pt-SnO_2阳极催化剂的性能研究

采用静电纺丝技术制备了碳纤维基纳米Pt-SnO2阳极催化剂(Pt/Sn原子比为3)。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对该催化剂进行了表征,并采用循环伏安法对其在乙醇燃料电池中的阳极催化活性进行了评价。结果表明,纳米Pt-SnO2催化剂均匀地分散在碳纤维骨架上;随着烧结温度的升高,碳纤维载体的致密度越高、导电性能越好。电催化性能测试表明,烧结温度为800℃时催化剂的峰电流密度最大,达到0.11 A/cm2,抗中毒能力也最强。单电池的发电性能表明,在一定的乙醇浓度下,1.0 mL/min进样流速具有最优的发电效率。     

高分散直接甲醇燃料电池Pt／C阴极电催化剂的制备过程机理与表征

 通过调变的多元醇法制备了40％Pt／C直接甲醇燃料电池阴极电催化剂，应用透射电镜（TEM）及X射线衍射（XRD）方法表征催化剂．结果表明，由该制备方法可得到高分散，金属粒子粒径分布窄的高载量贵金属催化剂．TEM统计结果表明，调变多元醇法制备的40％Pt／C催化剂的金属粒子平均粒径约为2．9nm．直接甲醇燃料电池单池性能测试表明，该方法制得的40％Pt／C的电催化氧还原能力比同型商品催化剂更好．另外，利用UV－Vis光谱研究了催化剂的制备过程．结果表明，在调变的多元醇法中，Pt4＋的还原是一步完成的．     

化学镀制备高性能直接乙醇燃料电池(DEFC)阳极催化剂PtRu/C和PtRuSn/C

应用化学镀方法,以活化-敏化处理的活性炭作载体,制备高分散催化剂PtRu/C和PtRuSn/C.XRD、TEM及电化学测试表明,该催化剂Pt、Ru、Sn形成合金.金属颗粒的平均粒径约为3 nm.PtRu/C和PtRuSn/C二者对乙醇的阳极氧化都具有良好的催化活性和稳定性.     

中空石墨碳材料作为电催化剂载体在直接乙醇燃料电池中的应用

以间苯二酚、苯酚与甲醛为前体,合成了一种中空石墨碳材料(hollow graphitic carbon,HGC).透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和Raman光谱测试结果表明,所制备的HGC为中孔结构,平均孔径为36nm.与商品Vulcan XC-72R相比,HGC中孔结构丰富,石墨化程度高.分别以HGC和XC-72R为载体制备了总金属载量为45%的PtSn/C电催化剂,X射线衍射和TEM结果表明这两个样品的平均粒径和晶格常数相近.单池性能测试表明,以45%PtSn/HGC为阳极催化剂的直接乙醇燃料电池的最大功率密度达到了62mW/cm2,与PtSn/XC-72R的54mW/cm2相比提高了近15%.     

Synthesis and Ex-situ Characterization of Nafion/TiO2 Composite Membranes for Direct Ethanol Fuel Cell

Nafion/TiO₂ composite membranes for different loadings of TiO₂ were prepared by casting method for the possible application in direct ethanol fuel cell (DEFC). The properties of the composite membranes were investigated by scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analyser (TGA), ion exchange capacity, water and alcohol uptake, swelling ratio, proton conductivity, and ethanol crossover. The observed characteristics of the membranes were evaluated for DEFC and compared with the direct methanol fuel cell (DMFC) membrane. The analysis reveales a significant influence on the TiO₂ surface characteristics, water and alcohol uptake, and swelling of the membrane. The TiO₂ composite membranes exhibited a sharp decrease in methanol and ethanol crossover for 5% TiO₂ and the proton conductivity was heighest for 1% TiO₂ loading. The best compromise between proton conductivity and crossover has been found out with the help of the characteristic factor ϕ. The optimum loading of 5% TiO₂ composite membrane has shown the maximum characteristic factor.     

基于PtIr/C阳极催化剂的直接氨燃料电池性能研究

氨(NH₃)是一种无碳氢载体, 比氢更易储运, 且体积能量密度更高, 因此直接氨燃料电池(DAFC)的研究具有重要的理论意义和实际价值. 本工作研究PtIr/C阳极催化剂在不同工作温度下电催化活性及其对DAFC性能的影响, 并探究了所用阴离子交换膜的渗氨量与DAFC性能的相关性. 结果表明, 从25~80 ℃, 基于PtIr/C阳极催化剂的DAFC在80 ℃下获得最优性能, 其开路电压(OCV) 0.50 V, 峰值功率密度3.2 mW•cm^-2, 可归功于Pt-Ir合金的协同作用和升温提高了催化活性. 不同温度下在DAFC阴极尾气中均检测到氨, 且氨含量随温度升高而上升, 致使阴极Pt/C催化剂毒化, 从而使DAFC的开路电压和功率密度下降.     

直接乙醇燃料电池初探

采用商品化的PtRu/C和Pt/C分别作乙醇阳电极和氧气阴电极的催化剂 ,Nafion 115膜作固体电解质 ,组装成面积为 9cm2 的单池 .考察了电池温度、氧气压力、乙醇浓度及流量等对电池性能的影响 .实验结果表明在电池温度为 85℃ ,乙醇浓度为 1.0mol/L ,流量为 0 .5mL/min ,氧气压力为 0 .5MPa ,流量为 6 8mL/min条件下 ,电池开路电压为 0 .6 0 8V ,电流密度 5 0mA/cm2 时的放电端电压为 0 .32 9V ,电池最大功率密度为 19.2 5mW /cm2     

High stability three-dimensional porous PtSn nano-catalyst for ethanol electro-oxidation reaction

In addition to the theoretical research, direct ethanol fuel cells have great potential in practical applications. The performance of direct ethanol fuel cells largely depends on the electrocatalysts. Pt-based electrocatalysts have been promising candidates for advancing direct ethanol fuel cells for its high catalytic activity and great durability. Here, a PtSn catalyst with unique three-dimensional porous nanostructure has been designed and synthesized via a two-step liquid phase reduction reaction. Sn formed a self-supporting framework in PtSn alloy particles (∼3.5 nm). In ethanol electro-oxidation reaction, the PtSn catalyst exhibited high mass activity and excellent recycling time compared with that of Pt/C. After the morphology characterization before and after potential cycling, the PtSn alloy-based nano-catalyst showed good stability. The PtSn catalysts effectively avoid structural instability due to the external carriers, and prolong the leaching time of Sn. In addition, the introduction of a certain amount of Sn can also solve the poisoning phenomenon of active sites on Pt surface. The design strategy of porous alloy nano-catalyst sheds light on its applications in direct ethanol fuel cells.     

直接乙醇燃料电池中乙醇电氧化过程的热力学和动力学考虑

从热力学和动力学角度讨论了质子交换膜燃料电池中的乙醇电氧化过程.理论计算得出直接乙醇燃料电池比乙醇重整质子交换膜燃料电池具有较高的有效能效率.从热力学分析可知,温度低于100℃时乙醇完全氧化的最大转化率仅为14%.从动力学角度考虑,PtSn/C催化剂对乙醇电氧化具有较高的催化活性,但仍不能使乙醇发生完全电氧化.热力学和动力学分析表明,操作温度是影响直接乙醇燃料电池性能的关键因素,它对开发新型催化剂和电解质膜材料提出了新的要求.     

直接甲醇燃料电池电催化剂载体碳纳米带的合成与表征

 以间苯二酚和甲醛为碳前体,合成了一种新型碳纳米材料碳纳米带(CNRs), 并采用透射电镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)及氮气吸附/脱附测试对CNRs进行了结构表征. 结果表明,所合成的CNRs具有很高的石墨化程度及较规则的带状结构,带宽约为8～20 nm, BET比表面积为283 m2/g, 氮气等温线为type-Ⅳ型,表明CNRs为中孔结构,平均孔径约为8.2 nm. 以CNRs为载体通过多元醇法制备了45%PtRu/CNRs电催化剂,该催化剂与以Vulcan XC-72R为载体的PtRu电催化剂相比,直接甲醇燃料电池单池性能得到明显提高.