直接甲醇燃料电池PtSn/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性

采用低温固相反应法制备了直接甲醇燃料电池用PtSn/C阳极催化剂,采用XRD、TEM等测试方法对催化剂的晶体结构和粒径大小进行了表征. 结果表明:采用低温固相反应法制备的PtSn/C催化剂和Pt/C催化剂均表现为Pt的fcc晶体结构;Sn的加入导致Pt的晶胞参数增大;与同法所制Pt/C催化剂相比较,PtSn/C催化剂中金属Pt在碳载体上分布较均匀,金属粒子的粒径较小,平均粒径约为4.8 nm,从而具有更大的反应表面积. 电化学测试表明,对于甲醇电氧化,PtSn/C催化剂具有比Pt/C催化剂更强的催化能力.     

直接甲醇燃料电池电化学性能

以Pt-Ru/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂,自制了膜电极,并组装了直接甲醇燃料电池(DMFC)以及测试系统.通过稳态电流-电压极化曲线法,研究了甲醇流量、甲醇浓度、甲醇温度以及空气增湿温度对DMFC电化学性能的影响.研究结果表明,在电池温度为25 ℃以及阴极为自然空气的条件下,当DMFC输出电压为0.22 V时,其输出电流密度和峰值功率密度分别可以达到68 Ma·cm-2和14.8 Mw·cm-2,且各因素对电池性能存在着明显的影响.实验的最佳运行工艺参数:甲醇流量为2 Ml·min-1,甲醇浓度为2 mol·L-1,甲醇温度为30 ℃,空气增湿温度为40～60 ℃.     

超级电池负极材料的电化学行为

利用循环伏安、阴极极化等测试手段研究超级电池负极中活性炭(AC)电极在铅酸电池测试环境中的电化学行为,比较AC电极与Pb电极在相同电位区间下的极化特性,考察-0.9～-0.4 V(vs.SCE)电位范围内AC及Pb并联电极的电化学特性,并对循环后并联电极中的AC电极进行电子能谱(EDX)分析。研究结果表明:活性炭在-0.9～-0.4 V电位范围内表现出双电层电容特性;在10 mV/s扫描速度下析氢电流随着硫酸浓度的增大而增大,比容量在硫酸浓度为3 mol/L时最大;在浓度为5 mol/L的硫酸中,活性炭的比容量随着扫描速度的增大而减小;在相同电位下,AC电极的析氢较Pb电极的析氢严重;AC与Pb的并联电极既表现出Pb电极的法拉第电池特性,又表现出AC电极的双电层电容与析氢特性。     

Reduction of Pt Usage in Fuel Cell Electrocatalysts Using Carbon Nanotubes and Non-Pt Metals

The high-priced and limited Pt constitutes a high barrier to commercialization of fuel cells. Pt is essential for the electrode catalyst of polymer electrolyte fuel cells （PEFCs）. A reduction in Pt usage is one of the key requirements for the commercialization of fuel cells for use in everyday life, because of its high price and limited availability, and the difficulty of finding suitable substitutes. Non-Pt fuel cell catalysts will decrease the demand for Pt by PEFCs, enabling more Pt to be available for use in other essential products, and make fuel cells more popular. The cheaper Mo2C is known to possess similar catalytic activities and electronic structures to Pt. Carbon black （CB） is widely used as the support for Pt nanoparticles. However,     

碳纤维纸的组成优化及其结构表征

气体扩散层用碳纤维纸是质子交换膜燃料电池中十分重要的组件。利用国产碳纤维毡制备了碳纤维纸,研究了短切碳纤维和树脂碳含量对碳纤维纸性能的影响,并采用分形维数的方法表征了碳纤维纸的结构。结果表明,当碳纤维纸中短切碳纤维与树脂碳体积分数比为1∶0.7时,碳纤维纸的力学性能和透气率能够得到很好的兼顾。当短切碳纤维和树脂碳的体积含量总计为25%时,碳纤维纸具有良好的整体性能。分形维数对比结果显示,自制碳纤维纸的微结构与东丽（Toray）碳纤维纸相似。     

含氧复合型Pt/C催化剂的制备、表征及其对甲醇电氧化催化性能的研究

利用亚锡酸对氯铂酸的弱的多步骤还原制备新型Pt/C催化剂. 用XRD、HRTEM、EDS、DSC以及氢吸附电化学对所制备的催化剂进行了表征,并用循环伏安和恒电位极化对其进行了甲醇电氧化催化活性测定. 实验结果表明,应用亚锡酸法合成的Pt/C催化剂具有很高的甲醇电氧化催化活性,在0.5V (SCE)电位下,其质量活性约为亚硫酸路线合成的Pt/C催化剂的2倍. 亚锡酸法可在纳米尺度范围内生成金属Pt和Pt氧化物共存的复合型碳载催化剂,这种含氧复合型催化剂可以促进Pt在甲醇电氧化过程中双功能作用的有效协调.     

质子交换膜燃料电池膜电极关键材料研究进展

膜电极是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键技术部件,本文根据其构造综述了近几年国内外在膜材料、电极催化剂和气体扩散层方面的研究进展,包括Nafion改良膜、磺化聚芳烃（SPA/SPE）类膜、Pt改性催化剂、非贵金属催化剂以及气体扩散层。对各种材料进行了评价和比较,并指出今后应着眼于Nafion膜的简便改良方法、芳香烃聚合物共混膜的研制、含有Co、N等电极催化剂的研究以及具微孔层、表面较粗糙、疏水性较大的扩散层的研发。     

制备方法对Pt/CA催化剂电化学性能的影响

以炭气凝胶为载体,分别以甲醛、硼氢化钠和乙二醇为还原剂制备了Pt/CA催化剂。采用XRD技术对催化剂上Pt的分散度和粒径大小进行了分析。结果表明,以乙二醇为还原剂制备的Pt/CA催化剂上Pt分布最均匀,粒径为2.2 nm。通过电化学性能测试,发现3种催化剂的活性大小顺序为Pt/CA-EGPt/CA-HCHOPt/CA-NaBH4,其中催化剂Pt/CA-EG的电化学活性比表面积达到74.1 m2/g,比质量活性达到248.8 A/g,并且其电化学性能远远好于商用催化剂。     

碱性燃料电池型反应器中过氧化氢的合成

以片状Nafion膜作为固体电解质, Teflon乳液作为粘结剂,制备了分别以石墨和钯黑为活性材料的气体扩散电极,探讨了氧气进行电催化还原反应制备过氧化氢的过程,并分析了不同的电极组成、氧气压力以及电解电压对电解效果的影响,从而确定了较佳的电解条件.     

Research of special carbon nanobeads supported Pt catalyst for fuel cell through high temperature pyrolysis and deposition from novel phthalocyanine

The carbon nanobeads were prepared through high temperature pyrolysis and deposition from phthalocyanine. After surface‘s functionalization treatment of the carbon beads, the carbon nanobeads supported Pt catalyst was produced. The Pt/C catalyst was characterized by SEM, TEM, Raman spectrum, EDS and XRD methods. Combining the carbonaceous paper spreaded up with the catalyst with Nafion membrane, we made MEA electrode. The discharge curves indicated that this carbon nanobeads supported Pt is a good fuel cell catalyst with excellent performance, high activity and sign of a long-time life.     

Fabrication of PEDOT/PSS-ZnO nanowire by self-assembly method under vacuum condition

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) has at- tracted much attention due to its high conductivity, excel- lent environmental stability and chemical processabil- ity[1,2]. PEDOT/PSS dispersion is a water-soluble system using poly(styrene sulfonic acid) (PSS) as the doping counterion during polymerization. The inclusion of PSS results in better solubility and processability to the PE- DOT/PSS aqueous dispersion[3, 4]. Recently, synthesis of one-dimensional (1D) multifunc- tional co…     

质子交换膜燃料电池气体扩散层制备过程材料表征和孔尺度模拟计算

为研究质子交换膜燃料电池（PEMFC）气体扩散层的制备方法对其结构和性能的影响,将聚丙烯腈基碳纤维原纸作为前驱体,以酚醛树脂作为粘结剂,采用热压、碳化、石墨化等工艺制成气体扩散层,考察在原纸浸渍的过程中,不同质量分数酚醛树脂乙醇溶液对气体扩散层结构和性能的影响。利用扫描电子显微镜、汞侵入法、四探针法等进行性能表征,并利用X射线断层扫描技术获得气体扩散层的三维结构,通过孔尺度模拟进行性能计算。结果表明,采用实验表征方法和模拟计算方法可以更加准确和清楚地对气体扩散层性能进行表征,在使用15%质量分数酚醛树脂乙醇溶液浸渍原纸时,可以得到与商用气体扩散层相等的78%孔隙率,同时将电阻率降低了30%左右。     

促进型Pt/C类催化剂对甲醇的电氧化作用

研究了硅钼酸、磷钨酸促进型Pt／C类催化剂对甲醇的电氧化作用．采用循环伏安法和线性伏安法考察了催化剂的制备方法、添加剂、甲醇浓度、反应温度等因素对催化剂活性的影响,并用XRD和EDS技术对催化剂进行表征．结果表明：Mo含量(质量分数)为7．87％的Pt—Ru—Mo／C催化剂的活性为Pt—Ru／C商品催化剂(E—TEK)活性的1．65倍;添加硅钼酸和磷钨酸可以使得活性组分的分散度提高,从而显著提高催化剂的活性和抗毒性能．     

气体扩散电极在电催化苯加氢反应中的应用

利用交流阻抗复平面图判定控制步骤的方法,论证了采用SPE电极进行的水电解制氢苯电化学加氢反应是扩散控制的反应。将气体扩散电极应用于水电解制氢苯电化学加氢体系中,从而将反应由扩散控制转化为电化学步骤控制。比较了两种方法制备的气体扩散电极对反应控制步骤的改进效果。结果表明,采用镀铂碳布扩散电极可提高反应速度。     

气体薄层电极用于气体扩散膜疏水孔率的测定

将新型气体薄层电极技术应用于气体扩散膜疏水孔体积及孔率的测定,采用循环伏安法,对位于疏水孔内的氧气进行耗尽式电化学还原反应,其所消耗的电量用于对膜疏水孔体积及孔率的测定,对自催化膜和非催化膜检测结果的分析表明,本方法与称重法结果一致,但检测更加方便且无破坏性,同时对长期浸泡于碱性溶液中的气体扩散膜的疏水性能,以及孔率的温度系数进行了测定。     

PEM燃料电池膜电极中的水传输行为

为避免电池"水淹",PEM燃料电池发生电化学反应产生的多余水必须及时排出.基于阴极催化层(CL)与气体扩散层(GDL)之间极易发生的"水淹"特点,建立实验模型,分析阴极催化层产生的水穿透碳纸气体扩散层材料到达气体流道的路径与阻力.在纵向传输过程中,GDL中最大孔中的最小孔径是限制水渗透的主要阻力.只有当水头压力足够大时,水才能进入并且穿过这些限制孔径的孔到达GDL材料表面.对于碳纸GDL材料,水在这些孔中流动时所需压力(~1kPa)显著小于水初始穿透这些孔所需压力(~6kPa).增加微孔层(MPL)会明显增加液态水的穿透阻力,MPL层中不同Teflon含量对水渗透压力影响不大.对碳纸GDL材料设置引导孔能显著降低液态水的渗透压力,有助于提升燃料电池中的水管理能力.     

质子交换膜燃料电池用气体扩散层--碳纤维纸的制备

介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理,并通过分析气体扩散层材料的性能要求,设计了一条制备高性能碳纤维纸的技术路线.对制得的碳纸样品进行了显微结构和基本性能的表征,同时还将它应用于PEMFC的单电池中进行综合性能的测试,测试结果表明,按照这种技术路线制得的碳纤维纸在性能上基本能满足PEMFC的使用要求.     

预沉淀法制备直接甲醇燃料电池的Pt-Fe/C阴极催化剂

用预沉淀法制备了炭载Pt—Fe（Pt—Fe／C）和炭载Pt（Pt／C）催化剂．发现Pt—Fe／C催化剂对氧还原的电催化活性比Pt／C催化剂高,但对甲醇氧化的电催化活性比Pt／C催化剂差．即使在电解液中有甲醇存在时,Pt—Fe／C催化剂对氧还原的电催化活性仍比Pt／C催化剂高．所以,Pt—Fe／C催化剂适合于用作直接甲醇燃料电池（DMFC）中的阴极催化剂．     

纳米MnO2溶氧电极催化剂制备研究

纳米材料具有特殊的物理化学性能,发展迅速。具有催化功能的纳米二氧化锰材料更是在电催化领域应用广泛。文中采用通过溶胶-乳状液-凝胶法制备了纳米MnO2,探讨了不同的表面活性剂、凝胶剂(三乙胺)的用量对纳米MnO2形貌、粒径和分散性能的影响。随后,研究了不同催化剂含量对空气电极阴极性能的影响进行了研究,探讨了催化层的最佳工艺条件。研究表明:采用溶胶-乳状液-凝胶体系,在油∶溶胶为4∶1,乳状液∶三乙胺体积比为8∶3的条件下制备的纳米二氧化锰,其粒度基本在200 nm以下;采用该二氧化锰制备的空气电极,电极催化层的最佳工艺条件为:催化层中催化剂、活性炭、60%PTFE乳液、助剂的比例为3.0∶2.0∶6.82∶0.05.配合使用80目导电镍网骨架用,合适的防水透气层,在7 mol/L的KOH电解液中,氧还原电流密度最大,可达197.4 mA/cm2,可以形成最大的生氧量68.3 mL/min,性能稳定的溶氧制氧电极。