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.     

可用至3.5V的碳纳米管阵列超级电容器

应用化学气相沉积在钽片和不锈钢片表面直接生长碳纳米管阵列(CNTA)制备超级电容器电极,并分别作正、负极组装有机体系扣式电容器.扫描电子显微镜、循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗表征、测试材料的微观形貌和电化学性能.结果表明,该电容器可获得高达3.5 V的工作电压,较长的循环寿命,较好的倍率性能.基于CNTA质量的比功率和比能量性能分别为928 kW.kg-1和19 Wh.kg-1.     

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.     

大孔炭载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能

用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)谱、拉曼光谱和电化学技术研究和比较了直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Vulcan XC-72炭黑载Pd (Pd/XC)和大孔炭载Pd (Pd/MC)催化剂对甲酸氧化的电催化性能. 循环伏安曲线测量表明甲酸在Pd/XC和Pd/MC催化剂电极上主要氧化峰的峰电位基本相同, 在0.15 V左右, 但在Pd/MC催化剂电极上的峰电流密度比在Pd/XC催化剂上的大30%左右. 计时电流曲线测量表明, 在6000 s时, 在Pd/MC催化剂电极上的峰电流密度比在Pd/XC催化剂上的大38%左右, 这些结果说明Pd/MC催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性要好于Pd/XC催化剂. 由于Pd/MC和Pd/XC催化剂的Pd粒子平均粒径和相对结晶度相似, 因此, Pd/MC催化剂电催化性能好的原因只能归结于MC大的孔径和高的石墨化程度引起的高电导率.     

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。     

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.     

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.     

铁与8-羟基喹啉的络合物

铁(Ⅲ)与8-羟基喹啉在酸性溶液中形成的深绿色络合物可用于以8-羟基喹啉为试剂,微量测定铁或间接测定镁^[1,2]。Gerber等^[3]曾测定醋酸溶液中此绿色络合物的吸收光谱,找出650nm处的吸光率最大。Sandell等^[4]研究此络合物的组成后,认为在pH1.52至1.92间形成1:1络合物,[FeOx]²⁺[Ox代表8-羟基喹啉阴离子,(C₉H₆NO)^-];如pH>1.92时,组成有所变化,但未得到整数比的络合物。我们研究pH1.9至3.27间铁(Ⅲ)与8-羟基喹啉的络合反应,得出在pH<2.20时形成1:1络合物,pH3.0至3.15时形成1:2络合物,而pH>3.27时形成沉淀。     

层状碳及层状碳/硫酸铅复合材料的制备与应用

碳酸钾或碳酸钠颗粒作催化剂基底,采用化学气相沉积（CVD）制得类似于石墨烯的层状碳材料,并经原位化学沉积可得层状碳/硫酸铅复合材料. 用X射线衍射（XRD）、热重分析、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析与测试样品. 结果表明,层状碳为无定型碳层,复合材料为无定型碳层与附着其上的细小硫酸铅颗粒的复合. 上述层状碳和复合材料作为负极添加剂应用于铅酸电池中,测试了电池电化学性能. 结果表明,电池大电流放电比容量和循环寿命均明显提高. 通过电化学交流阻抗谱图（EIS）、充放电曲线和负极失效后的SEM照片证实,加入添加剂能够降低反应阻抗、减小极化及有效抑制极板硫酸盐化.     

电化学电容器氮化钒负极材料性能研究

利用高温氨解还原氧化钒（V₂O₅）制备了氮化钒（VN）纳米材料. 采用XRD、SEM与TEM观察分析样品的结构和形貌,采用氮气吸附、循环伏安曲线以及恒流充放电曲线测试样品的比表面积、孔径分布和电极电化学性能. 结果表明,VN样品属于立方晶系（Fm3m [225]）,其大小均一,近似球形,氨解时间的加长（12 h）,小颗粒间相互交联可形成一定的介孔. 50 mA?g-1电流密度下VN-c电极的比电容能达到192 F.g-¹,1000周期循环其比电容仍有150 F.g^-1,同时具有双电层电容性能和氧化还原反应的准电容性能.