电纺Fe/N/C纳米纤维催化剂及其氧还原性能

大量研究已表明Fe/N/C是极具前景的氧还原非贵金属催化剂。为发展快速、规模化的制备工艺,以聚酰胺酸、乙酰丙酮铁和三聚氰胺为原料,通过静电纺丝技术制备了一系列氮掺杂碳纳米纤维负载的Fe催化剂(Fe/N/CNF),通过XRD、XPS、SEM、TEM等表征技术测试了催化剂的物相、组分及微观形貌,并通过电化学测试方法研究了Fe含量对其氧还原反应活性的影响。在酸性电解质中,Fe/N/CNFs-3(Fe载量为3%,质量分数)催化剂呈现了良好的氧还原活性,经过5 000圈的循环伏安扫描,其初始电压和半波电位比商业化Pt/C催化剂的仅仅低34和120 m V,呈现了良好的稳定性。     

M_cPt_s纳米催化剂的电催化氧还原性能

采用两步化学还原法合成不同Pt壳层厚度的M_cPt_s(M=Ni、Co、Cu和Ag)纳米粒子,用XRD、XPS和TEM测试分析粒子的结构和组成,动电位扫描法测试对氧还原反应的活性和抗甲醇性能。M_cPt_s纳米粒子为球形,平均粒径为35 nm,Pt壳层平均厚度约6 nm;相对于Pt/C,当M为Ni、Co时,氧还原活性提高,当M为Cu、Ag时,氧还原活性降低;Co、Cu和Ag为核芯,还可提高M_cPt_s/C的抗甲醇性能。     

PEM燃料电池Pt基氧还原催化剂新进展

对近年来改善Pt催化剂本征氧还原活性的研究进行了系统的总结,发现Pt基合金催化剂和Me@Pt核壳结构催化剂氧还原能力的增强均与Pt化学键的改变导致中间产物吸脱附能力的变化有关,但Pt基合金催化剂和在动态电位以及强酸条件下具有较低的物理结构稳定性和化学稳定性;同时,由于Pt催化剂氧还原能力具有高度的晶体结构依赖性,提高催...     

PEMFC用Pt/C电催化剂的制备

详细介绍了PEMFC铂基电催化剂五种制备方法 (浸渍法、离子交换法、Bo¨nnemann法、插层化合物合成法及胶体法 )的原理、制备过程以及反应条件对催化剂中Pt颗粒粒径和催化性能的影响。指出浸渍法和离子交换法制备过程简单 ,工艺条件易于控制 ;而Bo¨nnemann法及插层化合物合成法反应条件较为苛刻 ,制备过程复杂 ,适合于小规模的实验室研究。     

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。     

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.     

纳米Pd/MWCNTs催化剂的制备及其氧还原性能研究

开发高活性、高稳定性的氧还原催化剂对燃料电池和金属空气电池至关重要.本文以四羟甲基氯化磷(THPC)为还原剂,一步法制备了纳米Pd/MWCNTs催化剂.TEM表明纳米Pd在MWCNTs上均匀分布,平均粒径为3～4 nm.旋转圆盘电极(RDE)和旋转环盘电极(RRDE)结果表明纳米Pd/MWCNTs在酸性和碱性环境中均具...     

不同Pt粒径的Pt/C的氧还原活性和稳定性

通过物理、电化学手段,对Pt粒径分别为1.5 nm、2.3 nm和3.3 nm的Pt/C催化剂的活性和稳定性进行了考察.经过500次电势扫描[0.6～1.2 V(vs.NHE)]后,3种催化剂的电化学活性面积(ECA)分别衰减为初始值的15%、19%和25%;扫描电势为0.9 V时,单位ECA的电流密度分别上升为初始值的1.84倍、1.40倍和1.34倍.     

Ink的状态对微型PEMFC氧电极Pt利用率的影响

电化学极化实验表明,Ink(催化剂与溶剂在超声条件下形成的墨水状浆料)为胶体时,对应的微型质子交换膜燃料电池(PEMFC)氧电极极化性能相对于Ink为溶液时有明显提高。通过激光粒度实验和扫描电镜实验证实了Ink不同状态时对应的氧电极催化层空间状态和厚度存在较大差异。Ink为胶体时催化层Pt簇团聚粒子间隙较大,催化层厚度较低,有利于氧电极的反应传质过程,这是氧电极性能提高的根本原因。循环伏安实验结果发现,Ink为胶体时对应的氧电极Pt的利用率从25.2%提高到31.6%。     

合金化提高铂在PEMFC氧还原反应中的催化活性

用液相沉积-高温合金化法制备了铂基合金催化剂,用能量散射光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)技术对催化剂的结构进行了研究,并测试了使用此催化剂的质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能,结果表明铂基合金具有面心立方的结构,铂与过渡金属的原子比接近3∶1;制备的催化剂性能优越,具有比纯铂更强的电催化能力,催化剂活性由高到低的顺序是Pt-Cr/C→Pt-Co/C→Pt-Ni/C→Pt/C。讨论了合金元素对催化剂活性的强化作用,认为合金元素的引入减小了Pt-Pt原子间距,降低了Pt的d电子轨道占有率,提高了催化剂的性能。     

PEMFC阴极催化剂位置与氧气传质

通过对PEMFC阴极活性层中反应气体(O2)的二维传质过程和电化学反应的数学模拟,研究了催化剂位置对O2传质的影响。结果表明:O2在电解质中的扩散阻力主要由O2较小的溶解度,特别是极低的扩散系数所致。催化剂位置与O2扩散阻力密切相关。少量部分被电解质覆盖的催化剂具有最好的O2传质能力,在扩散控制条件下,对整个阴极活性层性能的贡献可超过50%。大量完全被电解质覆盖的催化剂是改善活性层性能的关键。     

阴离子膜燃料电池阴极非贵金属催化剂研究进展

与质子交换膜燃料电池相比,阴离子交换膜燃料电池不仅能显著提高阴极氧还原反应(ORR)动力学,而且可采用非贵金属催化剂大幅降低成本和减少极板腐蚀,成为新能源领域中的研究热点。对阴离子膜燃料电池中阴极非贵金属氧还原催化剂的研究进展进行了详细评述,在此基础上提出杂原子掺杂的多孔纳米碳材料和以其为载体担载合金化的非贵金属是阴离子交换膜燃料电池阴极催化剂今后的发展方向。     

Ir-Ru/C催化剂对氧还原的电催化性能

用四氢呋喃(THF)络合还原法制备了直接甲醇燃料电池(DMFC)阴极用Ir-Ru/C催化剂,研究了n(Ir)∶n(Ru)对Ir-Ru/C催化剂对氧还原的电催化活性和抗甲醇能力的影响.当n(Ir)∶n(Ru)= 3∶1时,Ir-Ru/C催化剂具有很好的抗甲醇能力,对氧还原的电催化活性好于n(Ir)∶n(Ru)=1∶1和2...     

Pt/C催化剂的分散和表征

利用对Pt/C催化剂分散体系的Zeta电位测定,研究了催化剂在不同溶剂中的分散效果。研究结果说明团聚的Pt/C催化剂在溶剂中分散与溶剂的性质有关,研究所用的溶剂中异丙醇对Pt/C催化剂的分散性最好,经过分散处理后催化剂的颗粒最小。实验结果还发现催化剂的分散效果与溶剂的粘度成反比关系,即粘度越大分散效果越好。     

质子交换膜燃料电池中氢电极和氧电极性能的研究

采用三种活性碳和三种还原剂,通过化学还原得到Pt/C催化剂.将涂在碳布上的Pt/C催化剂在125℃下热压在Nafion膜上,制成氢电极和氧电极,用循环伏安和极化方法研究了Pt/C-Nafion膜电极的性能.结果表明,这种电极的性能主要与活性碳的种类有关,而制备催化剂的还原剂起着次要的作用.对质子交换膜燃料电池的电流-电压性能和放电行为进行了初步研究.     

氧还原催化剂Fe-N/C的制备及催化性能

将乙炔黑、六次甲基四胺和六水三氯化铁混合研磨,经800℃热处理制备出氧阴极还原催化剂Fe-N/C。采用X射线衍射对催化剂结构进行表征,用电化学线性扫描法对其催化活性和稳定性进行了评价。实验考察了热处理温度和热处理时间对催化剂性能的影响。结果表明该催化剂制备的最佳催化条件为:热处理温度800℃下保温2 h。铁单质的存在和热处理温度对Fe-N/C催化剂的催化活性和稳定性影响较大,单质铁有助于催化活性位的形成。     

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。