流动碱性电解质直接硼氢化物燃料电池

介绍了Ag(Ⅰ)单晶还原法.应用此法制备的Ag/C催化剂的电催化活性,与Ag2O还原法相比,显著增强.以Ag(Ⅰ)单晶还原法制备的Ag/C为阴极催化剂.以担载在高比表面VulcanXC-72R碳上的Au为阳极催化剂,组装了一种流动碱性电解质直接硼氢化钠-空气燃料电池.电池阳极极化程度较小,受温度影响不大,电池极化主要受阴极极化的影响.在25℃和70℃条件下.电池输出比功率分别达17、58 mW/cm2.     

炭载体前处理对Pt/C催化剂Pt分散性的影响

通过对VulcanXC-72炭黑进行不同条件的处理获得了具有不同表面化学性质的载体,使用比表面积(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、酸碱滴定等技术手段对载体的物理化学性质进行了表征。以甲醛为还原剂,氯铂酸为前驱体,经过前处理的VulcanXC-72炭黑为载体,制备了Pt/C电催化剂,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)技术对催化剂进行了表征,考察了炭黑的不同处理条件对Pt/C催化剂分散性的影响。实验发现VulcanXC-72炭黑经过处理后,表面酸性含氧官能团的含量有较大的变化;使用官能团含量较低的炭黑(N2处理)作为载体制备的Pt/C催化剂,Pt颗粒分散性较高,并在单体电池性能测试中显示了最高的催化活性。     

交替微波加热法制备PtAuSn/C催化剂的研究

以VulcanXC-72R碳黑为载体,用交替微波加热法制备了PtAuSn/C电催化剂。采用X射线衍射光谱法(XRD)和透射电子显微镜法(TEM)分析技术对催化剂进行了表征,并对甲醇的电化学氧化性能进行了研究。结果表明:所制备的PtAuSn/C电催化剂具有较小的纳米尺寸以及较高的分散程度,其电催化性能均优于Pt/C催化剂。     

碳纳米管作燃料电池催化剂载体的研究进展

综述了用碳纳米管(CNTs)作质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池催化剂载体的研究进展,主要介绍了CNTs的预处理方法及作用、CNTs作载体的催化剂的制备方法和性能。CNTs具有独特结构、合适的比表面积、低的电阻和高的稳定性,因此,以CNTs为载体的催化剂的电催化性能要优于以活性炭或炭黑为载体的催化剂的性能。     

掺杂炭黑的MO-SDC作固体氧化物燃料电池阳极

采用硝酸盐/柠檬酸溶胶-凝胶法制备混合氧化物MO-SDC(M=Cu,Ni,Co;SDC=Ce0.9Sm0.1O1.95).将导电炭黑均匀分散到MO-SDC中,将得到的材料作为阳极并采用共压法制备成单电池.与MO-SDC作阳极材料对比,导电炭黑的加入可以改善阳极材料的微结构,提高电池的电导率.单电池性能使用Ⅰ-Ⅴ测试仪进行测试,从曲线可以看到添加了1.5%(质量分数)导电炭黑的MO-SDC,在氢气作为燃料气体时,电池的比功率可以达到0.285 W/cm2.MO-SDC的焙烧温度同样影响着电化学性能,通过X射线衍射光谱法(XRD)以及Ⅰ-Ⅴ测试曲线确定在550 ℃焙烧1 h为最佳条件.     

不同炭载体对铝水储氢电池复合正极的影响

采用化学还原法制备了以炭为载体的Ni/C复合正极材料.运用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)对目标材料Ni/C的形貌和结构进行了分析,通过稳态极化曲线研究了Ni/C膜电极在中性电解液中的活性,将Ni/C膜电极与铝合金组装成的铝水储氢电池进行了恒流放电实验以研究放电性能.考察了活性炭,中间相炭微球和炭黑不同炭载体对目标材料性能的影响.结果表明:以炭黑为载体的电催化剂在中性电解液中具有优良的电催化活性.     

溶胶-凝胶法制备纳米La_(1-x)Sr_xMnO_3及其电催化性能

采用表面活性剂PEG-2000辅助溶胶-凝胶法制备了不同含量锶掺杂纳米La_(1-x)Sr_xMnO_3锌-空气电池催化剂。通过TG-DSC、XRD、FTIR、TEM和极化曲线等方法研究了催化剂La_(1-x)Sr_xMnO_3的结构和电催化性能。结果表明:所制备的La1-xS rxMnO_3为钙钛矿结构,其晶体成型温度在450℃左右、晶粒尺寸处于纳米级别。以La_(1-x)Sr_xMnO_3为催化剂制备空气电极的极化曲线特征表明:La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3的电催化性能最好,当极化电压为-600mV(vs.Hg/Hg O)时,氧还原反应极化电流密度可达0.235 A/cm~2,而相同条件下制备的不含锶纳米La MnO3催化剂氧还原反应极化电流密度仅为0.165 A/cm~2,电催化活性显著提升。     

Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固态电解质的制备及表征

固态电池是未来电池技术发展方向之一,而固态电解质是研究固态电池的重点。采用溶胶凝胶法和固相法制备Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LATP)作为固态电解质。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、交流阻抗法对不同烧结工艺条件下的LATP玻璃-陶瓷粉的结构、形貌和电导率进行分析表征。结果表明,通过溶胶凝胶法和固相法合成的样品都具有钠离子快导体(NASICON)结构(空间结构群R-3C),结晶程度良好,粒径均匀,晶粒之间相连形成纳米多孔结构。固相法制备的样品呈现立方颗粒形态。溶胶凝胶法制备的样品电导率总体都高于固相法制备的样品。     

微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备Ni/CeO2催化剂及其甲烷干重整催化性能

催化剂的粒径对其催化性能有很大影响,为了提高催化剂的性能及制备效率,提出了一种微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂的方法,制备了物质的量比n(Ni)∶n(Ce)=1∶10、1∶20、1∶100的Ni/CeO2催化剂.对其甲烷干重整催化性能进行评价.结果 表明:n(Ni)∶n(Ce)=1∶20时对甲烷干重整活性最高.并且微波等离子体辅助溶胶凝胶法制各催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20)的活性和高空速转化性能均高于传统浸渍法制备的催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20).对微波等离子体辅助溶胶凝胶法和浸渍法制备的催化剂(n(Ni)∶n(Ce)=1∶20)的XRD、SEM表征:XRD谱图显示微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂CeO2峰的半高宽大于浸渍法制备的催化剂;通过SEM表征得到微波等离子体辅助溶胶凝胶法)浸渍法)制备的催化剂颗粒主要分布在50～100 nm(100～150 nm),约占比41％(37％).基于对放电光谱的分析,微波等离子体辅助溶胶凝胶法引入了NH、OH等活性基团,并且提供了148 K/ms的淬冷速率,较高的淬冷速率会有效降低催化剂粒径,提高催化活性.     

LiNixNn2-xO4的制备、结构及其电催化性能

为了制备出高电催化活性的电催化剂,以提高锌空气电池的放电电流密度,采用溶胶-凝胶法制备了尖晶石型电催化剂LiNixNn2-xO4(x＝0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5).通过X射线衍射(XRD)、稳态电压-电流极化曲线等方法,研究了所得样品的结构及其电催化性能.研究结果表明,Ni掺杂可显著提高尖晶石型LiMn2O4氧化物的电催化活性,当x＝0.2,热处理温度为750℃,保温8 h时,所制备的催化剂具有最佳的电催化活性,用该催化剂制备的空气扩散电极在-0.6 V极化电位下的电流密度高达265 mA/cm2.     

退火处理对碳载Pt-Ru-Ni催化剂稳定性的影响

为了提高直接甲醇燃料电池的阳极催化剂稳定性,对浸渍还原法制备的Pt-Ru-Ni/C催化剂进行退火处理,研究了处理工艺参数对催化剂活性和稳定性的影响;利用玻碳电极测试了处理过的催化剂在0.5 mol/L甲醇和0.5 mol/L硫酸混合溶液中的循环伏安曲线和计时安培电流曲线,考核了催化剂对甲醇电催化氧化活性和稳定性;通过X射线衍射(XRD)技术对催化剂的晶体结构进行了分析.结果表明,随着处理温度升高,催化剂晶格参数减小,粒径显著增大;随着处理时间延长,催化剂晶格参数同样减小,粒径增大幅度不大.电化学测试表明,退火处理有利于提高Pt-Ru-Ni/C催化剂的稳定性;在退火工艺参数范围内,200℃退火处理2 h为较好的工艺条件.     

Pt-TiO_2/C催化剂在高温PEMFC中的耐久性

通过两步法制备了掺杂磷酸的聚苯并咪唑(PBI)高温质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极用的Pt-TiO2/C催化剂.通过对比加速老化实验(AAT)前后电池的输出性能和催化剂形貌,研究了Pt-TiO2/C与Pt/C催化剂在PEMFc中的耐久性.当电流密度为1 000mA/cm2时,AAT导致用Pt-TiO2/C催化剂的单体电池的输出电压降低48 mV,低于用Pt/C催化剂的85 mV.AAT导致Pt/C催化剂的平均粒径由4.8 nm增大到16.9 nm;而Pt-TjO2/C催化剂仅由6/0 nm增大到9.6 nm.     

Pt-Ru-W/C催化剂对乙醇电催化氧化研究

为了提高直接乙醇燃料电池阳极催化剂的催化活性,降低贵金属载量,采用热还原法制备了Pt-Ru-W/C催化剂,比较了Pt-Ru-W/C和相同前驱体用化学还原法制备的Pt-Ru/C催化剂对乙醇的电催化氧化行为;在0.5 mol/L乙醇和0.5 mol/L硫酸混合溶液中考核了上述催化剂对乙醇电催化氧化活性;通过X射线衍射光谱法(XRD)技术对催化剂的晶体结构进行了分析;结果表明:两种催化剂都具有Pt的面心立方晶格结构,晶格参数都小于Pt/C催化剂;计算表明Pt-Ru-W/C粒径较小,为6.5 nm左右;Pt-Ru-W/C电化学活性比表面积小于Pt-Ru/C催化剂,但由于W的助催化作用使Pt-Ru-W/C对乙醇的电催化活性和抗乙醇中间产物毒化的能力高于Pt-Ru/C催化剂.     

PEMFC用Pt/C催化剂耐久性的研究进展

总结了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt/C催化剂在长时间运行过程中性能衰减的主要原因及近年来提高Pt催化剂稳定性的方法.性能衰减的主要原因有:Pt在碳载体上的迁移、团聚;Pt纳米粒子的溶解再沉积;Pt中毒及碳载体的腐蚀.选用更稳定的载体和Pt合金化是提高稳定性研究的重点,通过对Pt进行封装也可提高Pt/C催化剂的稳定性.     

直接甲醇燃料电池性能研究

以自制的PtRuMo/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂制备了膜电极,考察了单电池在常压下的性能,分析了影响电池性能的因素。研究结果显示以氧气为氧化剂在常压、室温工作,50mA/cm~2时,稳定输出电压0.237V;以空气为氧化剂时,在常压、室温工作,输出电流密度40mA/cm~2时稳定的输出比功率为8mW/cm~2。适宜的操作条件:甲醇浓度为2.5mol/L,甲醇流量为1.04mol/L,氧气流量范围60￣100SCCM,空气流量范围为125￣200SCCM。电池性能的初步分析显示,催化层中存在较高的质子传递电阻,使得电池在大电流放电时性能下降较快,限制了比功率的提高。     

国产材料燃料电池膜电极的性能研究

为降低燃料电池成本,促进国产燃料电池关键材料的广泛应用,利用国产石墨碳纸、国产全氟磺酸质子交换膜、国产Pt/C催化剂等燃料电池关键材料,采用基于固体电解质支撑催化层的工艺制备了膜电极多层组件.并组装了常压氢-空质子交换膜燃料电池,并对电性能进行了测试分析.通过对国产材料膜电极催化剂层载量、平整层载量以及制备工艺的优化,制备出了性能稳定的高性能国产材料膜电极.实验结果表明,在常压、操作温度为60℃、加湿温度50℃的条件下,国产材料H2-Air燃料电池的最高比功率可达到0.55 W/cm2.实验表明.国产材料膜电极活性面积从5cm2增大到25 cm2.电池在0.5 V至开路区间的电性能几乎没有衰减,为大面积电堆的应用打下了坚实的基础.     

离子修饰纳米Pt的合成及其在FC中的应用

介绍了Nation聚合物作为修饰离子,合成具有原位质子导电能力的纳米Pt颗粒;TEM分析显示：Pt颗粒的平均粒径为4nm,颗粒之间界限明显,分散状态良好;将这种离子导体修饰的纳米Pt沉积到纳米碳管(CNTs)表面作为质子交换膜燃料电池催化电极,纳米碳管相互缠绕在催化层形成交联的电子通道。实验结果表明：Pt颗粒表面具有良好的质子、电子和气体通道,单电池具有良好的输出功率,达到2．8W／mg。     

质子交换膜燃料电池电极结构的扫描电镜分析

质子交换膜燃料电池采用固体聚合物膜为电解质,简化了电池的水和电解质管理;薄的电解质膜使其可以获得非常高的比能量;高度可靠性和环境友好使其在用于航天、陆地和水下设备电源等方面具有广泛的应用前景。良好的电极结构是获得高的电池性能的先决条件。本文采用扫描电镜,对质子交换膜燃料电池的铂电催化剂、电极表面和电极切面等进行了分析。结果表明：只有良好地分散,催化剂才有较大的表面积;电极的催化层经热压后,厚度减薄一半;在电极内过多地浸入Ｎａｆｉｏｎ将增大电解质电阻,采用喷涂法向电极内浸入Ｎａｆｉｏｎ易在电极表面形成一层电解质薄膜,造成电极内Ｎａｆｉｏｎ不足,表面过剩,减少电极反应界面和增大质子传递阻力。     

Preparation of Pt supported on mesoporous carbons for the reduction of oxygen in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)

Porous carbon materials (SM-C, HS-C and TM-C) were prepared using commercial colloidal silicas (SM-30, HS-40 and TM-50) and a resorcinol-formaldehyde resin as a removable template and a carbon precursor, respectively. All of the prepared carbons had high surface areas with narrow pore size distributions. In particular, the pore diameter of the carbons could be controlled over a range of mesopore size by the use of an appropriate silica employed as a template. Mesoporous carbon templated using TM-50 had the largest pore size, while that for SM-C, was the smallest. Pt nanoparticles were supported on these mesoporous carbons for use as a catalyst in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). The crystallite size of the Pt catalyst was found to be closely related to the properties of the corresponding carbon support. A carbon support with a large pore size and a high surface roughness was found to favor the dispersion of Pt crystallite. In a single cell test, the Pt catalysts supported on mesoporous carbons exhibited higher cell performance than that on activated carbon. In particular, the Pt/TM-C catalyst showed the best cell performance among the catalysts tested. In addition to the high surface area of the active metal, the large pore size of the Pt/TM-C appears to have positive effect on the distribution of ionomer, resulting in facile formation of a triple-phase boundary.     

PtCr/C-Nafion 膜氧电极的电催化活性

氧还原电催化剂的研究对聚合物电解质膜燃料电池技术的发展具有极其重要的意义。实验表明某些碳载铂的二元合金可以改善聚合物电解质膜燃料电池中氧还原的电催化性能。本工作的目的是考察ＰｔＣｒ／Ｃ作为氧电极催化剂的活性。采用松木碳为载体和水合肼为还原剂,通过化学还原沉积法制得Ｐｔ／Ｃ和ＰｔＣｒ／Ｃ催化剂。通过涂层和热压得到催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极。用电流－电位极化和恒电流放电法研究了催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极的性能。与Ｐｔ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极比较,ＰｔＣｒ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极对氧的电化学还原显示出高的活性。热处理催化剂的活性比未热处理的高。ＸＲＤ分析结果表明,热处理催化剂活性的提高看来主要是由晶格结构改变的结果引起的。