电化学还原制备铂-氢钨青铜阳极

用电化学还原法在炭布上电沉积铂-氢钨青铜复合催化剂作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极。 利用X射线衍射、扫描电子显微镜、单电池极化性能测试以及电化学阻抗谱(EIS)法研究了催化剂的组成、分散性及其对氢氧化的电催化性能。 实验结果表明,阴极还原顺序对催化剂的形貌及分散有较大的影响。 采用分步还原法制备的HxWO3/Pt电极(先沉积铂,后沉积氢钨青铜)对氢氧化具有较高的催化活性,氢钨青铜与铂形成协同催化效应,提高了铂对氢氧化的催化活性。 而共沉积制备的Pt-HxWO3催化剂的电催化活性较差,这是因为共沉积过程中,由于受到2种电解液共存的影响,电极催化层中没有或较少得到氢钨青铜,且铂催化剂出现明显的团聚现象。     

直接有机小分子燃料电池氢钼/钨青铜修饰铂电催化剂

减少铂用量和提高铂的抗中毒能力,是直接有机小分子燃料电池实用化过程期待解决的难题,由此而引发了广泛的研究,迄今已先后建立了许多的解决方案.作者也提出了基于氢钼/钨青铜(HxMo(W)O3,0相似文献   

铂/石墨烯氧还原电催化剂的共还原法制备及表征

使用硼氢化钠共还原法制备40% (w)铂/石墨烯电催化剂用于氧还原反应. 通过循环伏安测试发现, 这种方法制备所得铂/石墨烯催化剂对氧还原反应活性较铂/碳催化剂差, 但稳定性有所提高. 在稳定性测试中,铂/石墨烯电催化性能衰减为50%, 较铂/碳(79%)好. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征发现在铂/石墨烯催化剂中两者存在明显交互作用, 这可能是阻止石墨烯再堆垛和防止铂颗粒团聚的主要原因. 通过对单电池性能测试也发现铂/石墨烯催化剂更有利于电池长期稳定.     

Pt-H_xWO_3复合电极的制备及其对氧还原的电催化

应用电位扫描法制备3种铂与氢钨青铜(HxWO3)的复合电极,即铂上沉积氢钨青铜(HxWO3/Pt),氢钨青铜上沉积铂(Pt/HxWO3)及铂和氢钨青铜共沉积(Pt-HxWO3).测试结果表明,氢钨青铜能显著提高铂电催化对氧还原的活性,其中以复合电极Pt/HxWO3的电催化活性最高,这可能是因为在玻碳基底上先电沉积氢钨青铜再电沉积铂增加了铂的有效比表面,该电极制备为减少铂用量提供一条有效途径.     

Cu@Pt/MWCNTs-MnO2电催化剂的制备及电催化性能研究

通过浸渍还原法,以乙二醇作为还原剂,以H2PtCl6 6H2O作为Pt的前驱体制备了Cu@Pt/MWCNTs核壳型电催化剂;通过水热法,以KMnO4和Mn(NO3)2作为锰源制备了α-MnO2和β-MnO2,并把Cu@Pt/MWCNTs核壳型电催化剂与二氧化锰进行掺杂制得Cu@Pt/MWCNTs-MnO2复合材料.利用XRD,SEM,TEM对复合材料的结构和形貌进行表征,利用循环伏安测试曲线和阴极极化曲线等电化学测试方法对电催化剂的性能进行测试.结果表明,电催化剂中Cu@Pt纳米颗粒为核壳型,粒径为6～8 nm,MnO2的晶型为α-MnO2和β-MnO2;另外,Cu@Pt/MWCNTs-MnO2复合材料具有良好的催化性能,其中Cu@Pt/MWCNTs-β-MnO2电催化剂的电化学性能较好,具有较大的电化学活性面积,为71.1 m2 g-1,同时对MnO2促进氧还原的机理进行了初步探讨.     

Pt纳米粒子修饰的多孔硅电极的制备及其电催化性能

通过循环伏安法电沉积使直径约为7 nm的Pt纳米粒子均匀地分散于多孔硅表面, 拟用作微型质子交换膜燃料电池的催化电极. 与刷涂法相比较, 电沉积Pt纳米粒子的多孔硅电极(Pt/Si)呈现出高的Pt利用率和增强的电催化活性. 当Pt载量为0.38 mg•cm−2时, 其电化学活性比表面积高达148 cm2•mg−1, 是刷涂相近质量的纳米Pt/C催化剂的多孔硅电极Pt-C/Si的2倍多；该修饰电极对甲醇氧化也呈现了增强的催化性能和好的稳定性, 在0.5 V(vs SCE)极化1 h后电流密度为4.52 mA•cm−2, 而刷涂了相近Pt量的Pt-C/Si电极的电流密度只有0.36 mA•cm−2.     

层级多孔碳载铂催化剂的制备及可达性

层级多孔碳作为氧还原铂基催化剂载体的选择之一, 简单的旋转圆盘电极(RDE)验证此类催化剂具有较高的氧还原活性, 但几乎都缺少膜电极(MEA)性能验证, 实用性无法保证. 本文设计制备了基于聚苯胺的层级多孔碳（NHPC）载铂催化剂（Pt/NHPC850）, 研究了其氧还原活性、 MEA质子传输和氧传输特性. RDE测试研究表明, Pt/NHPC850催化剂在低I/C（离聚物与碳载体质量比）时的面积活性低于实心碳载铂催化剂（Pt/XC-72）, 但当I/C增大到与膜电极中一致时, 由于Nafion树脂对Pt催化剂的毒化作用增强, 其面积活性反而优于 Pt/XC-72. Pt/NHPC850催化剂的高Pt分散性及其优异的抗Nafion毒化性能, 使其在I/C为0.8时的质量活性为Pt/XC-72催化剂的1.34倍. MEA质子传输研究表明, 即使在高加湿条件下, Pt/NHPC850质子电阻率仍高达72.6 mΩ·cm², 为Pt/XC-72的3倍. Pt/NHPC850制备的膜电极极化曲线在500 mA/cm²电流密度下性能迅速下降, Pt/NHPC850的氧增益电压达到144.4 mV, 比Pt/XC-72高56.7 mV. 表明Pt/NHPC850膜电极的质子传输和氧传输性能较差. 对比Pt/NHPC850催化剂的RDE和MEA的测试结果, 说明以层级多孔碳为载体的铂碳催化剂虽然耐Nafion毒化能力提高, 但是质子和氧气的氧传输性较差, 此类层级多孔碳还需进一步优化其结构, 才有可能满足低铂质子交换膜燃料电池（PEMFC）的应用需求.     

PEMFC膜电极组件(MEA)制备方法的评述

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件.本文在简述MEA结构的基础上,根据MEA制备过程中催化层支撑体不同,将目前已有的多种MEA制备方法分为两类制备模式:以GDL为支撑体和以PEM为支撑体的制备模式.文中对这些制备方法的特点进行了详细评述,对MEA制备方法的发展趋势进行了展望,认为以PEM为支撑体的制备模式是今后MEA制备的主要发展方向.     

PEMFC薄层金属双极板研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件,占据电池组重量和成本的绝大部分。本文对铁基合金、镍基合金和铝、钛等轻金属三大类薄层金属板及其表面改性方法进行了详细评述,在此基础上提出了导电化合物和电化学方法对薄层不锈钢改性是今后薄层金属双极板的发展方向。     

碳纳米管添加剂对质子交换膜燃料电池低铂载量膜电极性能的影响研究

以碳纳米管（CNT）作为低铂载量膜电极（CCM）催化层（0.1 mg_Pt·cm^-2）添加剂，研究了CNT的添加方式对催化层微观结构以及膜电极性能的影响.结果表明，与常规低铂载量催化层相比，在其表面喷涂一层CNT或将CNT均匀分散到Pt/C催化层中均有利于提升低铂载量膜电极的输出性能，在70℃和100%相对湿度条件下最高输出功率比常规低铂载量膜电极的0.522 W·cm^-2分别提升了22.4%和60.0%，并且均匀分散添加方式优于分层添加方式.其原因在于分层添加CNT后改善了低铂催化层和气体扩散层之间的接触界面，降低了催化层与扩散层间的接触电阻，而均匀分散添加方式除了可降低界面接触电阻外，还显著改善了低铂催化层中的气体传输，大幅提升了Pt催化剂的利用效率，使得膜电极电化学反应电阻明显降低.进一步对均匀分散添加方式中CNT的载量进行优化，表明CNT添加量为37.5 μg·cm^-2时电池输出性能最佳，70℃和100%相对湿度条件下的最大输出功率达到0.91 W·cm^-2.本研究工作表明，将CNT均匀分散添加到催化层中是一种有效提升低铂载量膜电极性能的方法.     

抗CO中毒的Pt-HxWO3电沉积制备及其对甲醇氧化的催化作用

用循环伏安法在玻碳电极上制备出铂-氢钨青铜(Pt-HxWO3)催化剂, 用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱和循环伏安法研究了催化剂的组成、结构及其对甲醇氧化的催化作用. 结果表明, Pt-HxWO3的活性与制备溶液中铂与钨原子比及酸度有关, 与相同条件下制备的纯铂(Pt)催化剂相比, Pt-HxWO3对甲醇的氧化有更强的催化活性. 当制备溶液中铂和钨的原子比为1:8时, 得到的催化剂Pt-HxWO3中铂与钨原子比为4:1, 其催化活性最佳, 甲醇氧化电流是Pt作为催化剂时的1.7倍. Pt-HxWO3的强催化活性归因于其抗CO中毒能力, CO在Pt-HxWO3上氧化起始电位提前了50 mV.     

稀土钨青铜K0.71Nd0.028WO3的制备及其电性能

Tetragonal tungsten bronze K_0.71Nd_0.028WO₃ was synthesized by rare earth co-permeation method using Keggin type POMs of α-K₁₀[SiCu₃(OH₂)W₉O₃₇]·6H₂O (abbreviated as SiW₉Cu₃) as precursor. XRD, XPS, XRF, TG-DTA were used to characterize the resulting material. The XPS results indicate that Nd has permeated and diffused into the body of the sample and exists in tungsten bronze in the form of K_0.71Nd_0.028WO₃. The results of TG-DTA show that K_0.71Nd_0.028WO₃ begins to decompose at 320 ℃. The consequence of DC four-probe shows that the conductivity of the sample permeated by rare earth is 10³ times higher than that of the sample only permeated by methanol at room temperature. The conductivity of the sample only permeated by methanol is only 10^-3 S·cm^-1 but the conductivity of the sample permeated by rare earth is 1.65 S·cm^-1.     

Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47储氢合金的表面改性

为了提高AB3型合金Mm_0.78Mg_0.22Ni_2.48Mn_0.09Al_0.23Co_0.47（Mm由82.3%La和17.7%Nd组成）的电化学性能,将石墨烯添加到合金中。通过XRD和SEM可以看出,石墨烯并没有改变合金的相结构,仅是简单地附在合金表面。当加入质量分数为2%的石墨烯时,合金电极的最大放电容量C_max达到364.9 mAh·g^-1。石墨烯的添加加速了合金表面的电化学反应。     

Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47储氢合金的表面改性

为了提高AB3型合金Mm_(0.78)Mg_(0.22)Ni_(2.48)Mn_(0.09)Al_(0.23)Co_(0.47)(Mm由82.3%La和17.7%Nd组成)的电化学性能,将石墨烯添加到合金中。通过XRD和SEM可以看出,石墨烯并没有改变合金的相结构,仅是简单地附在合金表面。当加入质量分数为2%的石墨烯时,合金电极的最大放电容量Cmax达到364.9 m Ah·g-1。石墨烯的添加加速了合金表面的电化学反应。     

质子交换膜燃料电池Pd修饰Pt/C催化剂的电催化性能

通过对Pt催化剂表面进行Pd修饰提高质子交换膜燃料电池阴极催化剂的氧还原反应(ORR)活性. 采用乙二醇还原法制备了不同比例的Pd修饰Pt/C催化剂. 透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明, 制备的催化剂贵金属颗粒粒径主要分布在1.75～2.50 nm之间, 并均匀地分散在碳载体表面. 循环伏安方法(CV)研究表明Pd修饰Pt/C催化剂的电化学活性面积低于传统的Pt/C催化剂. 但通过旋转圆盘电极(RDE)测试研究发现, 制备的催化剂具有比传统Pt/C催化剂高的ORR活性.     

热处理碳载Fe-三聚氰胺及Fe-g-C3N4催化剂的氧还原催化性能

分别以三聚氰胺和三聚氰胺的聚合物为配体, 采用浸渍法合成了两种氧还原反应(ORR)催化剂Fe-N/C(1)和Fe-N/C(2). 通过X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和电化学测试对催化剂的成分、形貌和电催化性能进行了表征. 结果表明, 以三聚氰胺聚合物为配体制备的Fe-N/C具有更高的ORR催化活性. 在高温热处理过程中, 催化剂表面能形成更多的石墨N活性点, 是其ORR性能提高的重要原因.     

用于质子交换膜燃料电池抗CO的Pt-CeO2/C催化剂的制备和表征

采用一步沉淀法,制备了纳米级Pt-CeO2/C电催化剂.透射电镜和X射线衍射表征结果表明,制备的催化剂Pt颗粒均匀分散于碳载体表面,其粒径主要分布于1.5～2.5 nm.将Pt-CeO2/C催化剂制备成质子交换膜燃料电池膜电极,经循环伏安和单电池极化曲线测试发现,Pt-CeO2/C催化剂性能与Pt/C催化剂的相当.一氧...