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．     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究进展

总结了近年来直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究工作，探讨了甲醇的电催化反应机理，阐述了设计催化剂的基本原则，同时对目前研究的各种催化体系作了比较和评价。对未来甲醇电催化剂的发展作出展望。     

直接乙醇燃料电池PtSn/C电催化剂的合成表征和性能

采用多元醇法制备了n(Pt)/n(Sn)比为2:1,3:1,4:1的PtSn/C电催化剂.通过XRD,TEM、循环伏安和氢化学吸附技术对催化剂进行了表征.TEM和XRD结果表明,不同比例的PtSn/C金属粒子的平均粒径均小于4nm,且粒径分布较窄;该系列催化剂中Pt具有fcc结构;PtSn间的相互作用使Pt晶格参数增大.循环伏安和氢化学吸附实验结果表明,加入Sn可抑制Pt对氢的吸附,Pt3Sn/C对乙醇的氧化电流比Pt4Sn/C高约1倍.用不同n(Pt)/n(Sn)比的催化剂作为直接醇类燃料电池阳极电催化剂,在相同条件下,随着Sn含量的增加,单电池最大输出功率逐渐增大,当Sn含量继续增大时,单池性能反而下降.导致不同比例PtSn催化剂活性差别的原因可能是由于Sn与Pt间的合金化程度不同和催化剂粒子尺寸效应及Sn含量对电池阻抗等几方面因素所致.对40h寿命测试前后的阳极Pt3Sn/C催化剂的分析(EnergydispersiveX-rayanalysis,EDX)结果表明,PtSn含量在测试前后均有所降低,PtSn催化剂的寿命尚有待改善.     

直接甲醇燃料电池阴极Pt／C催化剂的制备与表征制备及处理方法的影响

 对比研究了用三种液相沉积还原法制备的20％Pt／C催化剂及在900℃下用H2还原处理的催化剂，并用XRD和TEM等技术表征了催化剂的粒子大小及粒径分布．结果表明，用乙二醇还原法制备的Pt／C催化剂的平均粒径最小（约2．4nm），且分布均匀．应用旋转圆盘电极（RDE ）法和直接甲醇燃料电池单池评价了Pt／C催化剂的氧还原反应（ORR）活性，探索了单池性能与催化剂粒径大小的关系．RDE测试结果表明，用甲醛还原法制备的Pt／C催化剂具有最高的ORR活性；而单池测试结果表明，用乙二醇还原法制备的Pt／C催化剂显示出最高的ORR活性和最优的单池性能．这可能是因为直接甲醇燃料电池中所需Pt／C催化剂最优粒径更小的缘故．另外，研究了Cl－对Pt／C催化剂ORR活性的影响．结果表明，少量Cl－即会显著降低Pt／C催化剂的ORR活性．     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂PtRu/C的制备和表征

用三种方法制备了PtRu/C[Pt和Ru质量分数分别为20％和10％,记为PtRu/C(20％-10％)]甲醇阳极催化剂,通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)考察了PtRu/C催化剂的粒子大小和晶格参数的变化,利用单电池实验考察了催化剂在直接甲醇燃料电池中的催化活性.结果表明,改变溶剂的组成提高了贵金属在活性炭表面的分散度,并改善了PtRu间的相互作用,用乙二醇/水/异丙醇混合溶剂制备的PtRu催化剂金属颗粒较小,PtRu间的相互作用较强,以该催化剂作甲醇阳极的直接甲醇燃料电池的性能较好.     

直接甲醇燃料电池性能

采用商品Pt-Ru/C和Pt/C催化剂制备成甲醇阳极和氧阴极,Nafion-115为固体电解质膜,组装成面积为9cm^2单电池,研究了电池在放电运转过程中各种操作条件,如温度、氧气压力,甲醇浓度等对电池性能的影响,并考察了电池室温放电性能随时间的变化,发现增加电池的温度和 氧气压力均可明显提高电池性能,在合适的甲醇学及氧气压力下电池在室温具有一定的稳定放电性能。