石墨烯基非贵金属燃料电池电催化剂研究进展

燃料电池具备高能量转化效率、高能量密度、广染料来源、低环境污染等优点成为新能源材料研究领域的热点课题。作为燃料电池的核心组成部分,催化剂的性能直接决定了燃料电池的使用价值。传统的Pt/C催化剂虽然具备较高的电催化活性,但相对有限的贵金属资源、相对较高的成本和相对较差的稳定性等问题严重限制了燃料电池的广泛应用。非贵金属材料具备一定的电催化活性、较好的耐蚀性和较低的成本,迅速成为继Pt/C催化剂后的下一代电催化剂。石墨烯具备优异的导电性、巨大的比表面和良好的化学稳定性,成为催化剂的理想载体。本文介绍了近年来石墨烯基非贵金属电催化剂的研究情况,归纳总结了目前燃料电池催化剂存在的相关问题,最后对燃料电池的发展前景进行了展望。     

基于MOFs材料的直接甲醇燃料电池电催化剂研究进展

直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cells, DMFCs)因其高能量密度、成本低、结构简单、工作温度低和燃料易于储存和运输等优点备受关注。然而由于最常使用的DMFCs阳极催化剂是商业Pt/C,其高成本和低稳定性严重阻碍了其商业发展。良好的催化剂载体对提高催化剂的电催化性能具有重要意义，金属有机框架(Metal-organic frameworks, MOFs)材料作为一种兴起的材料引起了人们广泛的关注，由于其结构功能的多样性、超大的比表面积、高孔隙度以及可修饰性等特点，在直接甲醇燃料电池催化剂领域具有很好的应用前景。本文综述了MOFs材料及其衍生物在DMFCs中的最新应用进展，并对其存在的不足之处和未来发展方向进行了总结。     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池阳极催化剂是影响该类电池性能的关键技术之一，从铂基合金催化剂，铂-金属大环化合物催化刑，导电聚合物为载体的复合催化剂，以及非贵金属催化剂四方面综述了直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展。     

贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应用

直接甲醇燃料电池(DMFCs)由于具有能量效率高,携带方便和环境友好等特点,作为新型清洁能源受到越来越多的关注。阳极催化剂的优劣是影响DMFCs性能的关键因素之一。近年来研究显示,利用具有光催化活性的半导体材料作为贵金属催化剂的载体,在外界光源的照射下,能够极大地改善电极的电催化活性和稳定性。本文对该类新型光响应贵金属/半导体电极在光照条件下对增强甲醇的电催化氧化性能方面进行了总结和概述。首先,阐述了光照增强电极电催化甲醇氧化性能的基本反应机制;然后,对该类电极的制备方法以及催化活性等方面的研究进展进行了系统总结;最后,对该类电极在未来DMFCs中应用存在的问题和发展前景做了总结和展望。     

贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应

直接甲醇燃料电池(DMFCs)由于具有能量效率高, 携带方便和环境友好等特点, 作为新型清洁能源受到越来越多的关注。阳极催化剂的优劣是影响DMFCs性能的关键因素之一。近年来研究显示, 利用具有光催化活性的半导体材料作为贵金属催化剂的载体, 在外界光源的照射下, 能够极大地改善电极的电催化活性和稳定性。本文对该类新型光响应贵金属/半导体电极在光照条件下对增强甲醇的电催化氧化性能方面进行了总结和概述。首先, 阐述了光照增强电极电催化甲醇氧化性能的基本反应机制; 然后, 对该类电极的制备方法以及催化活性等方面的研究进展进行了系统总结; 最后, 对该类电极在未来DMFCs中应用存在的问题和发展前景做了总结和展望。     

脉冲电沉积法应用于铂/垂直取向石墨烯直接甲醇燃料电池催化剂

通过恒电压以及脉冲电压在直接甲醇燃料电池(DMFCs)阳极催化剂载体(垂直取向石墨烯)表面电沉积Pt。对制得的催化剂采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪进行了表征,并采用电化学测试研究了其甲醇氧化能力。结果表明,当采用垂直取向石墨烯-碳纸(VG-CP)作为载体,且使用脉冲电压法可获得粒径更小、分布更均匀的Pt纳米颗粒,具有更优异的催化甲醇氧化性能。     

直接乙醇燃料电池阳极电催化剂的研究进展

介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)具有无毒,来源丰富的优点,分析了DEFC在Pt上的电催化氧化机理,讨论了DEFC的阳极电催化剂的重要作用;探讨了具有高电催化活性的新型Pt基催化剂、新型非贵金属催化剂、新型催化剂载体、新型的催化剂制备方法等的研究现状;指明了阳极催化剂将是今后DEFC研究和发展的重要方向之一。     

直接乙醇燃料电池阳极催化剂载体的研究进展

主要介绍燃料电池的重要作用,指出直接乙醇燃料电池的优势以及目前面临的问题,论述直接醇类燃料电池阳极催化剂载体的研究现状,介绍具体的催化剂碳系载体、非碳系载体的优点以及不足之处,并且对直接乙醇燃料电池阳极催化剂载体的发展进行了展望。     

阴离子交换膜燃料电池阳极催化剂的研究进展

阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)可使用非贵金属催化剂,且电极反应速率快。阳极催化剂的选择和制备对提高燃料氧化速率和燃料电池的电流密度及降低成本等有很大影响。本文从阴离子交换膜阳极催化剂的种类、制备方法,催化剂的载体等角度对阳极催化剂的研究现状进行分析。分析表明,在阳极催化剂中掺杂金属、金属氧化物或非金属氧化物,能充分发挥各元素的协同作用,从而提高催化剂的电催化性能;改进制备方法可以提高催化剂的比表面积,改变元素的分布。对催化剂载体进行改性以改善载体自身的孔径分布,提高比表面积和稳定性,或寻求导电性好、比表面积大、耐腐蚀的新载体材料(如SiC、Ti等),均可以提高催化剂的载量和催化剂在载体上的分散度等,从而提高阴离子交换膜燃料电池的性能。     

直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阳极催化剂的研究进展

直接硼氢化物燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点, 而其阳极催化剂是决定电池性能的关键因素之一。因此, 研究者们在提高阳极催化剂催化活性和降低催化剂成本方面开展了大量的研究工作。本文在简要介绍DBFC工作原理和阳极反应机理的基础上, 从催化剂种类和性能角度综述了近年来DBFC中贵金属、过渡金属以及储氢合金阳极催化剂的主要研究进展, 指出了阳极催化剂研究所面临的问题, 同时提出了今后的发展方向。     

直接甲醇燃料电池电催化剂的研究进展

综述了直接甲醇燃料电池 (DMFC)电催化剂最新研究的进展 ,对贵金属基合金及其金属氧化物电催化剂等作了评述 ,介绍了目前非贵金属电催化剂研究的方向 ,同时指出了电催化剂研究面临的问题和目标     

石墨烯/金属氮杂环纳米复合材料在燃料电池分子氧催化还原反应中的应用研究

石墨烯具有良好的电子传导性、巨大的表面积、稳定的化学和机械稳定性等,在分子氧催化还原(ORR)反应中可以有效地改进催化剂的催化活性,是过渡金属大环催化剂新的基底材料。对石墨烯支持的非贵金属氮杂环复合材料在ORR催化反应中的应用以及影响催化O_2活性的因素进行了讨论。重点讨论了卟啉和酞菁中心金属核,Co和Fe,以及卟啉和酞菁作为N的前驱体对ORR电催化活性的影响,并展望了非贵金属氧还原催化剂在燃料电池中的研究发展方向。     

燃料电池阴极氧还原非铂类催化剂研究进展

燃料电池是一种能将化学能直接转化为电能的装置,具有对环境友好,能量转化率高等优点。目前,燃料电池主要以铂基催化剂为主,但铂价格昂贵,储量有限,易中毒,其商业化应用受到限制,因此开发低廉高效、来源广泛的非贵金属阴极氧还原催化剂成为研究热点。介绍了燃料电池阴极氧还原非铂类催化剂研究进展。     

CO催化氧化催化剂活性成分研究进展

CO催化氧化消除在环保、氢燃料电池等许多领域具有重要应用,其催化剂活性成分可以使用单组分及多组分的贵金属、非贵金属、金属氧化物、复合氧化物等。非贵金属活性成分的使用对降低催化剂的成本具有重要意义。从催化剂活性成分的角度来审视不同催化剂的催化性能和构效关系,综述了CO催化氧化催化剂的研究现状。     

碳纳米让电池更耐用

据报道,中国科学院大连化学物理研究所燃料电池催化剂贵金属替代研究获突破。该所包信和院士带领的团队近期创造性地给金属铁纳米催化剂穿上了碳纳米层“铠甲”,极大地提高了铁基催化剂在燃料电池中的稳定性和抗中毒能力,为未来非贵金属催化剂最终在燃料电池中的应用探索了方向,也为燃料电池的大规模应用带来了新希望。     

直接乙醇燃料电池阳极催化材料的研究进展

评述了直接乙醇燃料电池阳极催化剂研究过程中存在的主要问题，简述了DEFC阳极催化剂的电催化氧化反应机理，概述了目前研究的主要成就，并对今后直接乙醇燃料电池阳极催化材料发展方向进行了展望。     

石墨烯基氧还原催化剂的研究进展

石墨烯具有独特的物理和化学特性,因而作为二维载体在催化方面展现出广阔的应用前景。燃料电池是一种高效、清洁的新能源,氧还原催化剂是燃料电池的核心之一,石墨烯基氧还原催化剂的研究对推动燃料电池的商业化具有重要意义。本文介绍了Pt/石墨烯、非Pt金属/石墨烯、非金属/石墨烯等复合材料作为氧还原催化剂的研究进展。最后,阐述了石墨烯基氧还原催化剂的发展趋势。     

固体氧化物燃料电池(SOFC)钛基钙钛矿阳极的研究进展

燃料电池是一种把化学能直接连续转化为电能的高效、环保的发电系统。固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第四代燃料电池,其结构为全固态结构,在中高温条件下工作。SOFC具备燃料范围广、材料成本低、使用寿命长、发电效率高、余热利用价值高等优点。SOFC阳极为从外界输运过来的燃料与从阴极传递过来的氧离子发生电化学反应提供场所。开发高性价比的阳极是提高SOFC性能、降低其制造成本的关键。SOFC阳极材料包括贵金属、Ni基材料、Cu基材料、钙钛矿等。然而,贵金属阳极受成本制约较为严重,Ni基阳极在使用碳氢燃料时易产生积碳而降低其使用寿命,Cu基阳极的电化学活性较低。钙钛矿阳极因其稳定的结构、较高的抗积碳和耐硫毒化能力而得到广泛关注,近年来各类钙钛矿阳极的报道层出不穷。钛基钙钛矿因其较好的催化活性、电化学稳定性、抗硫中毒及抗积碳性能成为近年来SOFC阳极研究的热点。但相较传统Ni基阳极,钛基钙钛矿仍存在催化活性和电导率较低等问题。因此,若将钛基钙钛矿阳极直接应用于SOFC中则无法满足大功率放电需求。近年来,研究者们发现可以采用掺杂、复合改性等方法来提高钛基钙钛矿阳极的电化学活性。本文以目前研究较为广泛的La掺杂钛酸锶、Y掺杂钛酸锶和其他体系的钛基钙钛矿作为对象,重点讨论了钛基钙钛矿的改性方法(如掺杂和复合)和研究进展,并给出钛基钙钛矿的发展方向。本文将为高活性、高稳定性SOFC钙钛矿阳极的研究开发提供参考依据。     

微生物燃料电池阴极材料研究进展

微生物燃料电池(MFC)是一种集废水处理与能量产生于一体的能源可持续发展技术,其利用微生物的催化作用将废水中的化学能转化为电能。MFC阴极催化性能直接决定了整个系统的产电水平,因此,阴极材料的制备与开发一直是研究热点。重点介绍了阴极基体材料和阴极催化剂的最新研究进展。其中,阴极基体材料包括碳基材料和非碳基材料,阴极催化剂包括贵金属、非贵金属、过渡态金属和导电聚合物催化剂等,并且比较了各种催化剂的物理性质、催化活性、氧化还原性能和对MFC系统产电能力的影响,为开发成本低、稳定性好、催化和氧化还原性能高的阴极材料提供了综合性参考。     

直接乙醇燃料电池研究进展

介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)电催化氧化机理,分析了碳载铂催化剂等物质担载催化剂在DEFC中的性能,论述了电解质膜及DEFC性能的研究现状,指出了从阳极催化剂、电解质膜等方面提高DEFC性能的途径.