钙钛矿型La1-xCaxCoO3纳米孔材料在Al-H2O2半燃料电池中的应用

通过改进的无定形柠檬酸前驱体法制备钙钛矿型La1-xCaxCoO3 (x=0.2,0.4,0.5)系列化合物. 使用循环伏安法和恒电流测试La1-xCaxCoO3系列化合物对于过氧化氢的电催化还原性能. 同时也检测了La1-xCaxCoO3化合物中La与Ca的摩尔比及煅烧温度对其催化性能的影响. 在La1-xCaxCoO3系列化合物中,650 °C煅烧的La0.6Ca0.4CoO3展现出最佳的催化活性. 在含有0.4 mo.ldm-3 H2O2的3.0 mo.ldm-3 KOH水溶液中,使用这种材料作为铝-H2O2半燃料电池的阴极催化剂,在150 mA.cm-2电流密度下该电池的电压为1.34 V,能量密度为201 mW.cm-2.     

NiCo2O4对H2O2在碱性溶液中电化学还原反应的催化行为

利用溶胶-凝胶法合成纳米NiCo2O4,并利用X射线衍射和透射电镜分析其结构和表面形貌. 结果表明NiCo2O4具有尖晶石结构, 平均粒径约为15 nm. 利用电势线性扫描和恒电势法测定了其对H2O2在碱性溶液中电化学还原反应的催化性能. 发现NiCo2O4对H2O2电化学还原具有高的催化活性和稳定性, 在H2O2浓度低于0.6 mol·L-1时, 其电化学还原反应主要通过直接还原途径进行. 以NiCo2O4为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池在室温下的开路电压达1.6 V; 在1.0 mol·L-1 H2O2溶液中, 峰值功率密度达209 mW·cm-2, 此时电流密度为220 mA·cm-2.     

以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池

研究了以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池的性能. 以无模板生长法制备了泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列阴极材料, SEM测定结果表明, NiCo2O4纳米线几乎垂直于泡沫镍载体表面生长. 以电压和功率密度-电流密度曲线研究了H2O2浓度、电解液流速和温度对电池性能的影响, 结果显示, 以铝片为阳极, 0.6 mol/L H2O2为氧化剂的电池的开路电压约为1.40 V; 在室温和57 ℃下, 电流密度为98和172 mA/cm2时, 最大功率密度分别达到79和120 mW/cm2.  在5000 s的测试时间内, 0.70 V的恒电流密度和75 mA/cm2 的恒电压值几乎为一常数, 这表明以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为催化剂电还原H2O2具有很好的活性、稳定性和传质性能.     

直接甲酸燃料电池用碳载铁卟啉-Au复合阴极催化剂的性能

研究了用于直接甲酸燃料电池(DFAFC)的碳载铁卟啉(FeTPP/C)、金复合阴极催化剂(FeTPP-Au/C)对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力。结果表明,FeTPP-Au/C催化剂对氧气还原反应的电催化活性要远优于碳载铁卟啉(FeTPP/C)和碳载Au(Au/C)催化剂。而且,FeTPP-Au/C催化剂对甲酸氧化没有催化活性,因此,FeTPP-Au/C催化剂也有很好的抗甲酸能力。所以,FeTPP-Au/C催化剂适合作为DFAFC的阴极催化剂。     

纳米Au粒子作为直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池阴极催化剂

采用浸渍还原法制备了纳米Au/C, 并将其用作直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池阴极催化剂. 通过X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对催化剂进行结构和形貌分析, 结果表明10～20 nm的纳米Au粒子均匀地分散在Vulcan XC-72R碳黑表面上. 循环伏安测试表明, 在0.5 mol•L－1 H2SO4和2 mol•L－1 H2O2混合溶液中, 纳米Au/C在0.85 V处表现较强的不可逆还原电流. 以纳米Au/C为阴极催化剂, AB5储氢合金为阳极催化剂制成直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池. 电池在30 ℃下的最大功率密度可达到78.6 mW•cm－2. 当电池工作温度升高至50 ℃时, 电池的最大功率密度超过120 mW•cm－2. 此外, 研究了阴极溶液中H2SO4和H2O2浓度对电池性能的影响. 当阴极溶液中H2SO4浓度小于0.5 mol•L－1时, 酸浓度对电池性能影响较大; H2O2浓度对电池性能影响较小. 确定了阴极溶液中H2SO4和H2O2的最佳浓度分别为0.5和2 mol•L－1.     

NiCo_2O_4对H_2O_2在碱性溶液中电化学还原反应的催化行为(英文)

利用溶胶-凝胶法合成纳米NiCo2O4,并利用X射线衍射和透射电镜分析其结构和表面形貌.结果表明NiCo2O4具有尖晶石结构,平均粒径约为15 nm.利用电势线性扫描和恒电势法测定了其对H2O2在碱性溶液中电化学还原反应的催化性能.发现NiCo2O4对H2O2电化学还原具有高的催化活性和稳定性,在H2O2浓度低于0.6 mol.L-1时,其电化学还原反应主要通过直接还原途径进行.以NiCo2O4为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池在室温下的开路电压达1.6 V;在1.0 mol.L-1 H2O2溶液中,峰值功率密度达209 mW.cm-2,此时电流密度为220mA.cm-2.     

泡沫镍负载Pd-Ir作为Al-H_2O_2半燃料阴极的研究

以泡沫镍为基体,应用电化学沉积法制备Pd-Ir/Ni复合催化剂.由SEM、XPS分析样品的表面形态、组成以及各组分的价态.电化学测试表明该催化剂对H2O2电还原具有较高的催化性能,当过氧化氢的浓度为0.4 mol/L时,极限电流密度可超过318 mA/cm2.以纯铝或其合金作阳极、Pd-Ir/Ni作阴极组装Al-H2O2半燃料电池,得出其最大放电功率可达198 mW/cm2.     

空气阴极生物燃料电池电化学性能

为提高生物燃料电池(MFC)的输出功率, 降低内阻和有机物处理成本, 实验以空气电极为阴极, 泡沫镍(铁)为阳极,葡萄糖模拟废水为基质构建了直接空气阴极单室生物燃料电池, 考察了电池的电化学性能. 结果表明, MFC的开路电压为0.62 V, 内阻为33.8 Ω, 最大输出功率为700 mW·m-2 (4146 mW·m-3污水), 电子回收率20%. 放电曲线、循环伏安测试表明, MFC首次放电比容量和比能量分别为263 mAh·g-1 COD(化学需氧量)和77.3 mWh·g-1 COD, MFC充放电性能及稳定性均较好. 电化学交流阻抗谱(EIS)分析表明, 随放电时间的延长, 电池阻抗增大, 这是导致电池输出电压逐渐降低的原因之一. MFC运行8 h, COD的去除率为56.5%, 且COD的降解符合表观一级反应动力学.     

不锈钢网阴极微生物燃料电池的产电性能研究

构建了一个以曝气池污泥为阳极接种微生物、碳毡为阳极、无任何修饰的不锈钢网为阴极的双室微生物燃料电池. 通过输出电压、功率密度以及电化学阻抗等考察了阴极面积对电池产电性能的影响,并对电池的长期运行稳定性进行评价. 研究结果表明,不锈钢网作为微生物燃料电池的阴极性能稳定. 当不锈钢网面积为2 × 2 cm²时,最大输出电压达到0.411 V,功率密度为0.303 W•m^-2,内阻841 Ω,极化内阻80 Ω. 增大阴极面积至2 × 4 cm²,最大输出电压能达到0.499 V,内阻减小至793 Ω. 不锈钢网价格便宜,具有长期运行稳定性,适宜做MFCs的阴极.     

微生物燃料电池非生物阴极催化剂的研究进展

在微生物燃料电池（MFC）中,以氧为电子受体具有很多优点,但氧阴极还原的反应动力学慢,会造成阴极电势的损失。 因此,提高阴极对氧还原的电催化活性和降低催化剂的价格是MFC非生物阴极催化剂的研究重点之一。 本文综述了近年来MFC中非生物阴极氧还原催化剂的研究进展。 重点讨论了贵金属Pt、过渡金属大环化合物以及金属氧化物催化剂对氧还原的电催化活性。 其中,非贵金属氧化物及过渡金属大环化合物催化剂具有良好的性能,而且价格低廉,有望成为MFC非生物阴极Pt基催化剂的替代催化剂。     

双核双金属酞菁(FeCoPc2)阴极催化直接硼氢化物燃料电池

研制一种无膜型直接硼氢化物燃料电池(DBFC).循环伏安测试发现FeCoPc2在碱性溶液中对氧还原具有催化作用.稳态极化曲线表明,由于FeCoPc2结构具有较强的共轭效应以及Fe、Co在催化中的协同作用使它比FePc、CoPc具有更强的氧还原能力,并获得了110mW/cm2的功率密度.恒电流放电测试表明该燃料电池性能具有良好的稳定性.     

A Robust One‐Compartment Fuel Cell with a Polynuclear Cyanide Complex as a Cathode for Utilizing H2O2 as a Sustainable Fuel at Ambient Conditions

A robust one‐compartment H₂O₂ fuel cell, which operates without membranes at room temperature, has been constructed by using a series of polynuclear cyanide complexes that contain Fe, Co, Mn, and Cr as cathodes, in sharp contrast to conventional H₂ and MeOH fuel cells, which require membranes and high temperatures. A high open‐circuit potential of 0.68 V was achieved by using Fe₃[{Co^III(CN)₆}₂] on a carbon cloth as the cathode and a Ni mesh as the anode of a H₂O₂ fuel cell by using an aqueous solution of H₂O₂ (0.30 M , pH 3) with a maximum power density of 0.45 mW cm^?2. The open‐circuit potential and maximum power density of the H₂O₂ fuel cell were further increased to 0.78 V and 1.2 mW cm^?2, respectively, by operation under these conditions at pH 1. No catalytic activity of Co₃[{Co^III(CN)₆}₂] and Co₃[{Fe^III(CN)₆}₂] towards H₂O₂ reduction suggests that the N‐bound Fe ions are active species for H₂O₂ reduction. H₂O₂ fuel cells that used Fe₃[{Mn^III(CN)₆}₂] and Fe₃[{Cr^III(CN)₆}₂] as the cathode exhibited lower performance compared with that using Fe₃[{Co^III(CN)₆}₂] as a cathode, because ligand isomerization of Fe₃[{M^III(CN)₆}₂] into (FeM₂)[{Fe^II(CN)₆}₂] (M=Cr or Mn) occurred to form inactive Fe? C bonds under ambient conditions, whereas no ligand isomerization of Fe₃[{Co^III(CN)₆}₂] occurred under the same reaction conditions. The importance of stable Fe²⁺? N bonds was further indicated by the high performance of the H₂O₂ fuel cells with Fe₃[{Ir^III(CN)₆}₂] and Fe₃[{Rh^III(CN)₆}₂], which also contained stable Fe²⁺? N bonds. The stable Fe²⁺? N bonds in Fe₃[{Co^III(CN)₆}₂], which lead to high activity for the electrocatalytic reduction of H₂O₂, allow Fe₃[{Co^III(CN)₆}₂] to act as a superior cathode in one‐compartment H₂O₂ fuel cells.     

Photoelectrochemical Hydrogen Peroxide Production from Water on a WO3/BiVO4 Photoanode and from O2 on an Au Cathode Without External Bias

The photoelectrochemical production and degradation properties of hydrogen peroxide (H₂O₂) were investigated on a WO₃/BiVO₄ photoanode in an aqueous electrolyte of hydrogen carbonate (HCO₃⁻). High concentrations of HCO₃⁻ species rather than CO₃²⁻ species inhibited the oxidative degradation of H₂O₂ on the WO₃/BiVO₄ photoanode, resulting in effective oxidative H₂O₂ generation and accumulation from water (H₂O). Moreover, the Au cathode facilitated two‐electron reduction of oxygen (O₂), resulting in reductive H₂O₂ production with high current efficiency. Combining the WO₃/BiVO₄ photoanode with a HCO₃⁻ electrolyte and an Au cathode also produced a clean and promising design for a photoelectrode system specializing in H₂O₂ production (η _anode(H₂O₂)≈50 %, η _cathode(H₂O₂)≈90 %) even without applied voltage between the photoanode and cathode under simulated solar light through a two‐photon process; this achieved effective H₂O₂ production when using an Au‐supported porous BiVO₄ photocatalyst sheet.     

氧化铈作为阴极催化剂在直接硼氢化物燃料电池中的应用

研究以氧化铈(CeO2)作为直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阴极催化剂的性能.结果表明:氧化铈对氧还原具有良好的催化效能,但对BH4-离子水解没有明显的促进作用,而且还能抑制它在正极的氧化.以氧化铈为阴极催化剂组装成的模拟单室燃料电池在常温下的最高功率密度为67.8mW·cm-2,运行稳定.     

基于阴极新结构的高性能自呼吸式mems微型氢/空气燃料电池

微型质子交换膜燃料电池;阴极结构;自呼吸;mems技术     

高锰酸钾作阴极的微生物燃料电池

构建了一个以醋酸钠水溶液为阳极原料、高锰酸钾为阴极氧化剂的双室微生物燃料电池, 考察了阴极溶液浓度、阴极流动状态、外电阻和pH值等因素对电池性能的影响, 监测了电池外电压和两极电极电势的变化过程, 并分析了阴极极化的原因和限制微生物燃料电池(MFC)的关键因素. 研究结果显示: (1) MnO2在碳纸表面的沉积是阴极极化的主要原因, 而溶液流动可以明显降低极化程度; 将高锰酸钾溶解在缓冲溶液中可以进一步降低阴极H+浓差极化; (2) 根据极化曲线可以推断, 影响电池输出功率的决定性因素应是微生物代谢反应速度和微生物与电极之间的电子传递速率; (3) 随外电阻的变化, 电池输出功率出现极大值824 mW/m2, 相应外电阻为300 Ω左右, 这与通过I-V关系曲线推导得到的电池内阻(284±18) Ω相吻合; (4) pH值和高锰酸钾浓度对电池阴极电极电势的影响符合Nernst方程.