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.     

PEMFC用Pt/C电催化剂制备工艺及性能

采用浸渍还原法制备负载型Pt/C电催化剂,通过制备条件的优化和采用对载体碳材在流动N2气氛中的热处理技术,制备出平均粒径为3.2nm的Pt/C电催化剂;通过TEM测定了Pt颗粒尺寸和粒径分布;通过XRD确定了电催化剂中Pt的晶面分布;通过SEM观察了Pt/C电催化剂在膜电极表面的分布。采用自制单体PEMFC的电流-电压曲线评价了自制Pt/C电催化剂的性能。     

还原温度对Pt/C催化剂性能的影响

为了研究制备温度对质子交换膜燃料电池(PENFC)用Pt/C催化荆性能的影响,采用离子交换法在不同温度制备了Pt/C催化剂,并采用电化学工作站测试了不同温度样品的电催化活性,分别使用N2吸附、TEM、XRD测定了样品的孔隙、粒径和晶相结构.结果表明:当还原温度为800℃时,Pt/C催化剂具有较大的比表面积和较发达的孔隙结构,颗粒粒径较小,有利于O2还原的Pt(100)晶面含量较大,以样品为催化剂的PEMFC具有较高的功率输出,所以800℃是制备高催化活性的纳米Pt/C的合适温度.     

DMFC阳极催化剂PtRu/C的制备及表征

采用化学还原法制备了PtRu/C催化剂,XRD的表征分析结果表明:Pt粒子呈面心立方结构,催化剂平均粒径为4nm。并使用循环伏安法研究了PtRu/C催化剂(担载量0.056mg/cm2,PtRu的质量分数为20%,Pt/Ru原子比为1∶1)的电氧化性能。研究结果显示制备的催化剂对甲醇有高的电催化氧化性能:起始电位为0.2V(vs.SCE),其峰值电流密度为23.52mA/cm2,比质量活性为419mA/mg。研究还发现利用本方法制备的PtRu/C催化剂对于甲醇有较强的抗CO中毒能力和较高的电催化活性。     

质子交换膜燃料电池Pt/C催化剂的回收再利用

回收质子交换膜燃料电池(PEMFC)失效的Pt/C催化剂,通过高温灼烧得到贵金属Pt渣。Pt渣经适量王水溶解、煮沸、浓缩和再稀释制成H2PtCl6溶液。以H2PtCl6为Pt的前驱体,采用无机胶体法重新制备出PEMFC用Pt/C催化剂。透射电子显微镜测试结果表明,采用优化的工艺条件所制备的Pt/C催化剂平均粒径为2.6nm,且分散性好、粒度均匀。X射线衍射分析表明,催化剂中Pt(111)晶面的相对含量较高,其面间距较小,且催化剂的结晶度略有降低,这些结构特点对催化氧还原反应是有利的。循环伏安法测试表明所制备的Pt/C催化剂对氢和氧电极过程具有良好的电催化性能。     

Pt/C催化剂的制备与评价

采用浸渍法和离子交换法制备了低担量的Pt/C催化剂,并利用透射电子显微镜(TEM)、循环伏安(CV)等方法对催化剂进行了表征。研究结果表明:离子交换法制备的Pt/C催化剂Pt颗粒的粒径仅为1.5～2.5nm,小于浸渍法制备的催化剂中Pt颗粒的粒径(3～4.5nm),从而有效地增大铂的活性表面积。将两种方法制备的催化剂应用于PEMFC中,在相同的操作条件下,离子交换法制备的催化剂性能要优越于浸渍法制备的催化剂。     

反胶束法制备PEMFC电催化剂的研究

在采用反胶束法制备PEMFC用Pt/C电催化剂时,比较了3种不同类型的表面活性剂,其中由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)组成的反胶束能制备出较小的Pt粒径,分布均匀的Pt/C电催化剂。降低反胶束中H2PtCl6水溶液的浓度,能减小催化剂中Pt的粒径,Pt(111)晶面间距也缩小,电催化活性提高。由该方法制备的Pt/C电催化剂的电化学性能与JohnsonMatthey公司的催化剂性能相当。由于反胶束法操作简便,所得催化剂粒径均匀,在PEMFC电催化剂制备方面具有较好的应用前景。     

水热法制备质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂

采用硫代乙酰胺(TAA)为沉淀剂,水热法合成40%Pt/C质子交换膜燃料电池阴极催化剂,通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)考察了Pt/C催化剂的物理性能,并利用循环伏安法(CV)分析了催化剂的电化学活性,采用旋转圆盘电极(RDE)评价了催化剂的氧还原催化活性。实验表明水热硫化物沉淀法合成催化剂受反应pH值、氯铂酸与沉淀剂硫代乙酰胺的配比、H2热处理等制备条件的影响,制得的Pt/C催化剂粒径小(平均粒径3nm左右)并且分布均匀,催化性能较好。     

核壳结构Ni@Au/C用作DBFC阳极催化剂

采用连续两步化学还原法制备了Ni-Au摩尔比为1∶1的碳载核壳结构(Ni@Au/C)纳米粒子。通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对其结构进行表征,以循环伏安(CV)、计时电位(CP)、计时电流(CA)和电池测试技术对BH4-电化学氧化活性进行测试。结果表明,所制备的核壳结构纳米粒子直径在10nm左右,其电化学活性面积为815.7cm2/mg,约是实心纳米Au/C催化剂的5倍,且对BH4-电氧化反应显示出更好的催化活性。以Ni@Au/C为阳极催化剂,Pt网(1cm×1cm)为阴极组装的单电池在20℃时最大功率密度达到74mW/cm2。     

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.     

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。     

The study on carbon nanotubes-supported Pt catalysts for PEMFC

Protonexchangemembranefuelcell (PEMFC)isoneofthefuelcellsdevelopedfastinrecentyears Inordertoloweritscost ,variousPt basedelectrocatalystsarepreparedtoincreasetheutilityandtoreducePtontheperunitareaoftheelectrode[1-3 ] Carbonnanotubes supportedPt (Pt/CNTs)catalystispreparedusingcar bonnanotubewithhighporosityandspecificsurfaceareaascarrierandiscomparedwithcarbon supported Pt (Pt/C)catalyst Becausecarbonnanotube (CNT )has particulardynamics ,electromagnetic ,physicalandchemicalperforman…     

微波法合成PtMox/C催化剂及其甲醇电氧化催化性能

寻找既具有高的甲醇电氧化催化活性、又具有强的抗CO中毒能力的阳极催化剂是当前DMFC研究工作者的迫切任务.在比较研究传统的液相浸渍还原法和微波合成技术对催化剂PtMo1/2/C微观形貌、晶体结构和甲醇电氧化催化活性影响的基础上,系统研究了Pt和Mo的原子配比对PtMox/C催化剂晶体结构、甲醇电氧化催化活性和抗CO中毒能力的影响.结果表明,微波法更有利于制得高结晶度、均匀分散、甲醇氧化催化活性更高的催化剂;微波法制得的催化剂PtMox/C中,Mo的加入虽然使催化剂的晶格参数有所改变,但PtMox/C仍表现为Pt的(fcc)晶型,其中PtMo1/2/C具有最好的甲醇氧化催化性能和抗CO中毒能力.     

N,Sn掺杂的TiO_2对Pt/C电催化活性的影响

研究了N及Sn元素掺杂的TiO2(NTT)对Pt/C电催化活性的影响,并在全增湿及低增湿工况下,考察了NTT/Pt/C催化剂所构成的质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能。制备了N及Sn掺杂的TiO2,X射线光电子光谱法(XPS)、透射电子显微镜法(TEM)及X射线衍射光谱法(XRD)表征说明N及Sn元素已经掺入到TiO2中,其颗粒平均粒径为14.3nm,晶形为单一锐钛矿型。以不同比例混入Pt/C催化剂后,对NTT/Pt/C共混催化剂进行了循环伏安扫描和旋转圆盘电极测试,研究了其对Pt/C催化剂电化学活性面积及氧还原半波电位的影响;并在不同增湿条件下,在单电池中对NTT/Pt/C及Pt/C催化剂进行了测试。结果发现NTT不仅可以促进Pt/C催化剂活性,并且具有一定的保水能力,在低增湿工况下可以显著提升PEMFC的性能。     

质子交换膜燃料电池的氧电极

采用三种还原剂 ,通过化学还原沉积得到Pt/C催化剂 ,其中甲酸钠还原得到的催化剂制成的电极性能最好。为降低铂用量 ,采用Pt Pd/C混合催化剂代替Pt/C催化剂 ,通过对不同Pd含量催化剂及其电极性能的研究 ,确定了最佳配比为Pd占贵金属总含量 6 5 %。近年来Pt/C Nafion电极性能有很大提高 ,Nafion加入后堵塞了一部分气孔 ,阻碍气体传质 ,在催化剂合膏时加入一定量的无水Na2 SO4 ,电极成型后再发孔 ,Na2 SO4 被溶解掉 ,留下大量孔隙 ,透气性增加 ,在一定程度上解决了传质问题。     

碱性燃料电池中氢电极催化剂的研究

Ｐｔ是燃料电池中氢氧化所常用的一种催化剂。为了提高Ｐｔ的利用率,充分发挥Ｐｔ的催化性能,制备出高度分散、载量低的Ｐｔ／Ｃ催化剂。研究了Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｌａ对Ｐｔ／Ｃ催化剂的影响,并以各种催化剂制备成电极,测量了电极的极化曲线。发现Ｐｔ－Ｎｉ－Ｌａ／Ｃ是一种很好的氢电极催化剂。     

热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性的影响

对商业Pt/C和PtRu/C催化剂进行真空加热处理,研究热处理对催化剂微观结构变化及甲醇氧化的影响.X射线衍射光谱法(XRO)和热重(TG)研究结果表明:低温(210℃以下)真空加热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性金属组分的晶体结构和催化剂表面处于活性位置(Pt-C结合位置)的碳原子数没有较大影响.电化学测试结果表明:热处理后的商业Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇氧化活性均高于初始催化剂,而且180℃加热处理的Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇催化氧化性能最好,其电化学稳定性在热处理前后基本保持不变.