降低直接甲醇燃料电池浓差极化的含磺化碳管阻水夹层的构建

采用直接接枝法, 将来自对氨基苯磺酸的苯磺酸官能团引入氧化多壁碳纳米管, 制得磺化多壁碳纳米管(SO₃-MCNT). 再以SO₃-MCNT为填料, 以Nafion离聚物为黏结剂, 利用超声喷涂在商业N212质子交换膜一侧构建了新的膜层, 获得了一种复合膜(SO₃-MCNT?N212). 使用SO₃-MCNT?N212制备燃料电池膜电极(MEA), 并用于直接甲醇燃料电池(DMFC)测试. 与使用普通N212膜的膜电极相比, 该膜电极的性能得到明显提升. 进一步分析表明, SO₃-MCNT膜层的引入降低了阳极向阴极的跨膜水迁移作用, 缓解了阴极的水淹, 从而降低了浓差极化, 提升了膜电极的性能.     

单原子铈对弱芬顿效应活性位点氧还原稳定性的提升

合成了同时具备弱芬顿效应活性位点(Ru-N _x )和自由基消除位点(Ce-N _x )的高稳定性电催化剂Ru, Ce-N-C. 电化学性能测试结果表明, 在酸性电解质中, Ru, Ce-N-C催化剂表现出良好的氧还原反应(ORR)活性(半波电位为0.78 V)和稳定性(30000次加速老化测试后, 半波电位仅下降8 mV), 优于Fe-N-C催化剂. 对反应机理的研究发现, Ru, Ce-N-C催化过程中电子转移数为3.98, 平均H₂O₂产率低于5%.     

碳载Pt-TiO2复合催化剂对甲醇氧化的电催化性能

报道了通过化学还原和溶胶-凝胶法制备不同组成的Pt-TiO₂/C催化剂及其对甲醇的氧化反应.结果表明,该催化剂具有很好的电催化活性和稳定性.催化剂中的Ti和Pt的原子比为1/2时,催化剂的性能最好.在500℃下热处理后,催化剂的性能得到进一步的改善.这种催化剂有望能在DMFC中获得实际使用.     

用改进液相还原法制备Pd/C催化剂

研究了用改进液相还原法制备用作直接甲酸燃料电池(DFAFC)的炭载Pd(Pd/C)阳极催化剂制备方法,研究发现在滴加还原剂NaBH4之前,在PdCl2溶液中滴加NaOH溶液后,制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度均比不加NaOH的小。 而且Pd粒子的平均粒径和相对结晶度与加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比有关。 在未加NaOH时制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度分别为20.2 nm和6.29,当加入的NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比为10时得到的Pd粒子的平均粒径和相对结晶度适中,分别为6.7 nm和3.45,因此,制得的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性均要比其它NaOH溶液和PdCl2溶液的浓度比时制得的Pd/C催化剂要好。 且该制备方法简单,具有潜在的应用前景。     

合金化程度对炭载Pt-Ru催化剂性能的影响

在含四氢呋喃(THF)的水溶液中, 室温下用NaBH₄还原H₂PtCl₆和RuCl₃制得Pt-Ru/C催化剂. 其Pt-Ru 粒子的合金化程度较高, 平均粒径较小, 相对结晶度较低. 因此对甲醇氧化的电催化活性远高于Pt-Ru 粒子的平均粒径和相对结晶度相似的, 而且Pt-Ru合金化程度低的商业化的E-TEK的Pt-Ru/C催化剂, 表明Pt-Ru的合金化程度对Pt-Ru/C催化甲醇氧化的电催化活性有很大的影响.     

采用薄层氮化碳促进的高性能钯基催化剂用于甲酸分解制氢

自第一次工业革命以来,传统的化石能源(煤炭,石油等)一直是能源消费的主体。但是,随着社会的进步和技术的发展,能耗不断增加。但是化石能源不仅储量有限,而且还会引起严重的环境问题(环境污染和温室效应)。因此,清洁和可持续能源的研究与开发尤为重要,氢能是研究的重点之一。由于氢具有高能量密度、清洁和可持续性的特点,因而成为了最有前景的能源载体。然而,氢气的储存和运输困难严重限制了其在质子交换膜燃料电池中的实际应用。作为液态氢存储材料之一,甲酸在催化剂存在下于室温下即可分解。另外,甲酸分解制氢的反应中不会释放有毒有害气体,对环境友好。用于甲酸分解(FAD)的高效催化剂是制氢的关键材料。本文制备了由薄层氮化碳促进的高性能钯(Pd)基催化剂,用于甲酸分解。首先,通过一步法直接煅烧三聚硫氰酸,以获得氮化碳(C₃N₄-S),然后制备以C₃N₄-S为载体的Pd基FAD催化剂(Pd/C₃N₄-S)。在三聚硫氰酸的热解过程中,-SH基团的溢出具有剥离作用,因此形成的C₃N₄为破碎的薄层,具有较大的比表面积和孔体积。由于改善的比表面积和孔体积以及大量的缺陷附着位点,C₃N₄-S载体可以有效地分散Pd纳米颗粒。此外,由于载体和金属之间的电子效应,该载体可以有效地调节催化剂表面上的Pd²⁺含量。因此,Pd/C₃N₄-S表现优异的FAD性能。在30 ℃下,该催化剂可将甲酸有效分解为CO₂和H₂,转换频率(TOF值)和质量比活性分别达到了2083 h^-1和19.52 mol·g^-1·h^-1。并且气相色谱测试结果表明,气体产物中不含CO,表明Pd/C₃N₄-S催化剂具有优异的选择性。另外,Pd/C₃N₄-S催化剂也具有良好的稳定性。经过4次循环测试,催化性能仅下降了不到10%。该研究为研究高性价比、制备方法简单的甲酸制氢催化剂提供了一定的指导作用。     

Pd/TiC-C催化剂对甲酸氧化的电催化性能

研究了TiC和C作混合载体的Pd(Pd/TiC-C)催化剂对甲酸氧化的电催化性能。发现Pd/TiC-C催化剂对直接甲酸燃料电池(DFAFC)中甲酸氧化的电催化性能要优于Pd/C催化剂。而且,Pd/TiC-C催化剂的电催化性能与C和TiC的质量比有关,当质量比为2时,Pd/TiC-C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性最好,甲酸在C和TiC的质量比为2的Pd/TiC-C催化剂电极上的氧化峰峰电位为0.164 V,比在Pd/C催化剂电极上负移12 mV,峰电流密度为23.08 mA/cm2,比在Pd/C催化剂电极上高约42％。     

碳纳米管负载铂催化剂的制备及其对甲醇的电催化氧化研究

0引言Pt金属是直接甲醇燃料电池(DMFC)常用的催化剂犤1～3犦。为了尽可能减少Pt金属用量,提高Pt的分散度,人们总是选择具有高表面积的基质,如石墨、碳黑、活性碳、分子筛、质子交换膜等,作为Pt金属的载体犤3～5犦。最初,人们以为载体的作用仅仅是提供表面积和多孔气体扩散电极的骨架,使Pt微粒可以有更大的比表面积与反应物接触,但是现在普遍认为犤1犦,当Pt金属负载在活性炭上时,它们中的催化性能有一部分应归结于金属和载体之间的相互作用,因此,载体的形貌及物理化学性质直接影响着催化剂对甲醇的电催化氧化活性。碳纳米管(CNTs)由于…     

双亲性含硫和含氮化合物有序单分子膜对碳钢的缓蚀作用

应用超分子组装技术将含硫儿含氮的双亲性金属缓蚀剂有序单分子膜按设计方式修饰在碳钢表面，探讨了在有主邓的单分子膜内缓蚀剂分子的排列对碳钢在硫酸中腐的抑制作用，深入讨论了缓蚀剂单分子膜对碳钢腐蚀过程的抑制机理，研究发现：在单分子膜中，水合氢离子传递的离子通道强烈地依赖于缓蚀剂分子的排列方式。     

活性炭载体对聚合物电解质膜燃料电池中炭载铂电催化剂性能的影响

分别以松木炭和Vulcan XC-72炭为载体制得载铂电催化作用，在聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）中对其性能进行了比较。结果表明：Vulcan XC-72炭作载体的电催化剂性能显著优于松木炭作载体的电催化剂，利用多种分析对活性炭的物理和表面化学性质进行了系统的研究，发现活性炭的孔径、电导率和表面含氧基团和电催化剂性能有很大的影响。