高温烧制时间对Pt/YSZ电极性能的影响

借助交流阻抗测试技术以及循环伏安、计时电流和扫描电镜方法,研究用Pt浆法制备Pt/YSZ电极过程中高温(850 ℃)烧制时间对其性能的影响.研究结果表明:在Pt/YSZ电极制作时,随着高温烧制时间的增加,电极界面阻抗和氧传感器响应时间均先减小后增大,当烧制时间为10 h时,电极阻抗最小,响应最快,活性最强;Pt/YSZ电极反应激活能受高温烧制时间的影响较小,为200～220 kJ/mol,其速率控制步骤可能为气相O2在PtOx/YSZ界面伴随电荷转移的解离过程.     

氧化锌/银双层膜负反馈阴极电极的制备及性能研究

提出了一种可显著改善碳纳米管(CNTs)场致发射性能的ZnO/Ag双层膜负反馈阴极电极的制备方法.在条形银电极上溅射沉积一定厚度的Zn膜,经热氧化和湿法刻蚀制备成ZnO/Ag双层膜电极.同单层的Ag或氧化铟锡电极相比,该电极不仅具有足够的负反馈电阻(限流电阻)阻止CNTs场发射中过流的发生,而且降低了条形阴极电极的线性电阻,确保了场发射的均匀性.当溅射沉积Zn膜的厚度从40 nm增到120 nm时,热氧化形成的ZnO由孤岛状的颗粒变为连续体的薄膜,ZnO/Ag双层膜电极的表面光洁度比单层的Ag电极有很大的提高,负反馈电阻层的电阻增大,负反馈的能力增强.CNTs薄膜阴极场发射特性曲线证明,ZnO/Ag双层膜电极能明显降低场发射电流的波动,有效提高器件的稳定性和寿命.     

中温质子传导膜H2S燃料电池电极催化剂

研究了基于三相边界层理论设计的中温质子传导膜H2S燃料电池的阳极与阴极催化剂.考察了3种阳极催化剂Pt、MoS2及复合金属硫化物(MoS2/N iS)电化学氧化硫化氢的性能和在硫化氢环境下的化学稳定性,发现MoS2和复合MoS2/N iS催化剂比Pt具有更好的催化活性,但MoS2在温度超过450℃时会升华,而含有Mo和过渡金属N i的复合MoS2/N iS催化剂在操作条件下很稳定.文中还研究了两种阴极催化剂Pt与复合N iO催化剂的电化学性能,发现复合N iO催化剂比Pt电极具有更低的过电位和更好的电化学性能;虽然复合电极的导电性比Pt差些,但是这一问题可以通过在电极中掺杂10%的Ag粉解决.由H2S、(MoS2 N iS Ag 电解质 淀粉)/Li2SO4-A l2O3/(N iO Ag 电解质 淀粉)、空气构成的燃料电池在101.13 kPa和600~680℃下的电化学特性研究表明,电池最大输出电流密度和功率密度在680℃时分别达到240mA/cm2和70mW/cm2.     

Pt/YSZ电极烧制温度对其性能的影响

采用交流阻抗测试技术、循环伏安、计时电流和扫描电镜等实验方法,研究了Pt/YSZ电极烧制温度对其性能的影响.研究表明,随着烧制温度升高,电极过程激活能减小,电极总阻抗和响应时间均先减小后增大.烧制温度小于或等于1100℃时,氧原子大量吸附于Pt电极表面,与铂原子发生位置重排反应而生成Pt氧化物,电极过程激活能为177～230 kJ.mol-1;烧制温度大于1100℃时,电极系统中可能存在的Pt氧化物充分解离,电极过程激活能为107～172 kJ.mol-1.烧制温度为1000～1100℃所制电极总阻抗最小,电荷转移过程响应最快,电极活性最高.     

碱性膜燃料电池阴极Co-N-C催化剂层的性能优化

近年来,阴离子交换膜性能的提升使碱性膜燃料电池(AMFC)的研究成为热点.与质子交换膜燃料电池(PEMFC)相比,其主要特点之一就是可以使用非贵金属催化剂替代商业Pt/C,从而避免非贵金属在酸性中的不稳定性.膜电极是燃料电池的核心部件,制约燃料电池的性能.催化层作为膜电极的主要部件,由催化剂和离聚物组成.离聚物质量分数...     

直接甲醇燃料电池运行参数的研究

以载量均为4 mg/cm2的Pt-Ru黑和Pt黑分别为阳极、阴极催化剂,以碳布为扩散层,以Nafion115为质子交换膜,制备膜电极,组装直接甲醇燃料电池并通过恒电位法和交流阻抗法分别测试性能和阻抗. 研究考察了各种工艺参数对电池电化学性能的影响,得出55 ℃下最佳工艺参数为:甲醇浓度为1.5 mol/L、流量为1.5mL/min时阳极反应达到最优,氧气压力在0.3 MPa、流量在800 mL/min时阴极反应达到最佳.     

葡萄糖在纳米多孔Ir/IrO_x电极上的电催化氧化

主要研究纳米多孔Ir/IrOx电极的制备及电极对葡萄糖的检测.在150μm的铱电极上采用高电位氧化和低电位还原的方法成功的制备了纳米多孔Ir/IrOx电极,并对其进行表征.同时,研究了纳米多孔Ir/IrOx电极对葡萄糖的直接氧化,由此得出的结果是在pH为7.6的PBS溶液中,电位0.7 V的条件下电极对葡萄糖有较快较灵...     

质子交换膜燃料电池膜电极的关键技术

 膜电极是多相物质传输和电化学反应场所,决定着燃料电池的性能、寿命及成本。本文分析膜电极当前技术现状与商业化目标,梳理膜电极分类及经过梯度化膜电极向有序化膜电极发展的技术脉络,介绍近年来超低Pt载量的第三代膜电极-有序化膜电极的新进展,比较各种有序化膜电极制备方法的优缺点。目前有序化膜电极在铂族元素总载量为0.118 mg/cm²下取得的最好性能为861 mW/cm²@0.692 V,0.137 g/kW,成本降至5美元/kW,Q/ΔT值从2013年的1.9下降到1.45。从降低Pt用量及简化燃料电池发电系统、降低系统成本的角度看,自增湿有序化膜电极是未来膜电极开发的重要方向。     

空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响

为了研究空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响,采用辊压法制作了单层膜、三层膜和两种不同结构的双层膜分别作为扣式锌空气电池的空气电极;测试了空气电极的透气性、极化曲线;并测试了用各种膜电极制作的扣式锌空气电池的放电性能.研究结果表明,单层膜空气电极的透气性能最好,在相同的极化电位下的极化电流密度最大;三层膜空气电极防漏液性能相对最好;催化层与透气层直接接触的双层膜电极由于具有较好的透气性、放电电流密度较高、防漏性能好并延长了电极使用寿命,因而由其装配所得的扣式锌空气电池具有最长的放电时间和最高的平均工作电压.     

化学镀法制备Pt/Au-PAN催化电极及其催化氧化甲醇性能研究

利用静电纺丝和化学镀技术相结合的方法,制备出镀金聚丙烯腈杂化纤维膜Au-PAN,然后以此为载体,再利用化学镀法在该膜的表面镀上一层铂纳米粒子,从而构建出催化电极Pt/Au-PAN.为了比较,在相同条件下将商用Pt/C滴涂到Au-PAN基底上构建催化电极Pt/C/Au-PAN.采用SEM、TEM和XRD对催化电极结构表征,并研究其催化氧化甲醇的性能.结果表明:用化学镀法制备的Pt/Au-PAN电极对甲醇的电化学氧化活性和稳定性都明显优于商用铂碳催化剂.     

Pt含量对燃料电池膜电极组件结构及性能的影响

本文基于Catalyst Coated Membrane（CCM）技术,采用70%Pt/C催化剂制备质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心部件膜电极组件（Membrane electrolyte assembly,MEA）。考察了电池的放电性能,并利用循环伏安（CV）、电化学阻抗谱（EIS）、扫描电镜（SEM）等技术对电池的电化学性能进行了表征。研究表明采用质量分数为70%的Pt/C催化剂与Nafion的最佳质量比例为6：1,MEAΩ在600mA/cm~2电流密度下,电压能达到0.69V,催化层的厚度显著降低,性能也明显优于40%Pt/C催化剂制备的MEA。     

RGO/NiCo_2O_4复合电极材料制备及电化学性能研究

采用层-层自组装法制备了前驱体RGO/Ni-Co@Ni-foam(泡沫镍负载石墨烯/镍-钴金属化合物),并在高温下煅烧得到RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及能谱仪对多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料进行结构表征,并通过循环伏安、恒流充放电等测试方法考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,制备的多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料的比电容在电流密度为0.5A/g时可达到444F/g,并且在经过1 000次循环实验后,比电容仍有342F/g。这表明多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料在超级电容器领域具有广阔的应用前景。     

用EIS研究PEMFC膜电极的运行条件对其性能的影响

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，采用电化学阻抗谱（EIS）研究了膜电极（MEA）的一些运行条件对其工作性能的影响，并探讨了其作用机理．通过测量数据的解析和等效电路的数学模拟，得到了与MEA结构关联的电极诸参数随电池温度和反应气体压力的变化规律．研究表明，MEA的氧电极的电化学反应电阻随电池温度的升高显著减小，氧电极的双电层电容随电池温度的升高有所增加，表明电极有效面积得以增加，有利于MEA工作性能的提高．     

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。     

一种具有高面积比电容的含CoP/Co3O4一体化碳膜电极的制备

针对粉末状多孔材料制备成电极时因添加剂的加入而削弱其面积比电容的问题,利用聚离子液体(poly(ionic liquid)s, PILs)的分子可设计性,制备了含有N和P元素的PILs膜。在PILs膜中,以生长Co-MOF的方式引入Co元素,然后进行碳化处理可得到一体化、含有CoP和Co₃O₄的多孔碳膜。该碳膜的一体化结构避免了导电剂和黏合剂的加入,显著提升了单位面积的活性物质负载量。此外,CoP和Co₃O₄的加入提高了原有碳膜的面积比电容,使得该碳膜电极在电流密度为5 mA/cm²的条件下,其面积比电容达29.3 F/cm²,体现出电化学的优异性能。由此可知,PILs衍生的碳膜电极在电化学领域具有广阔的应用前景。     

过渡金属碳化物负载的高性能纳米电极催化剂第一性原理研究

质子交换膜燃料电池因其环境友好,能量转换效率高,便携等优点受到研究者们的广泛关注.其传统的催化剂为Pt/C(Pt负载在炭黑上),但是Pt/C催化剂存在的Pt价格昂贵且易CO中毒、炭黑易腐蚀等问题,限制了质子交换膜燃料电池的广泛应用.亟待寻求廉价、高效、稳定的新型电极催化剂.运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从原子、电子层面对过渡金属碳化物负载的纳米金属体系进行了对比研究,设计和筛选出了催化活性好、稳定性高的纳米复合催化剂,为新型电极催化剂的优化设计提供了理论指导.     

预镀汞膜玻碳电极差分脉冲伏安法测定铜精矿中痕量铅

通过构建预镀汞膜修饰玻碳电极,利用差分脉冲溶出伏安法对铜精矿石中的痕量铅进行测定并得到良好的结果.讨论了不同镀汞液浓度对电极性能的影响;底液的pH值、沉积时间、沉积电位对Pb测定的影响.实验结果表明,通过施加电极活化使得工作电极表面状态稳定,重现性好.在选择的最优条件下对1～15μg/L、5～60 μg/L、40 ～ 650 μg/L、500～1 000 μg/L4个不同的标准浓度系列的pb2测定,Pb的溶出峰电流与Pb2+浓度呈现良好的线性关系(r≥0.999),Pb2+浓度的线性范围为5～1 000 μg/L;沉积时间180 s下,Pb的检出限0.16 μg/L.利用本方法测定了铜精矿中Pb的含量,并与火焰原子吸收光谱法做了比较,得到结果基本一致.     

不同电压下制备等厚微弧氧化膜层的能耗及膜层的耐蚀性

首先对硅酸盐体系中的AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,然后通过调节电压制备厚度均为25 μm和厚度均为40 μm的两组微弧氧化膜层,并针对这两组等厚度膜层的制备时间、能耗、质量厚度比及耐蚀性随电压的变化规律等进行对比研究.结果表明:随着电压的增大,两组等厚度膜层的制备时间均缩短,能耗均降低.相对于厚度均为25 μm的膜层,厚度均为40 μm的膜层的制备时间更长、能耗更大,同时因40 μm膜层较低的致密性,其在氯化钠介质中的耐蚀性较差,但其较厚的厚度使得膜层在硝酸介质中显现出更为优异的耐蚀性能.     

碳载Pt纳米薄膜电极制备、表征及其Sb修饰的电化学特性

运用电化学循环伏安法在玻碳载体上制备纳米级厚度的Pt膜电极,用STM表征了电极表面的形貌,测定了电沉积层的厚度、表面积和Pt载量。结果表明,电沉积的碳载Pt电催化材料是一种由粒度均匀的纳米颗粒构成的纳米薄层,表面形貌以层状结构为主,属于多晶结构;同时,运用电化学循环伏安法研究了Sb在碳载纳米Pt膜电极（记为nm-Pt/GC)表面不可逆吸附的电化学特性。研究发现,当扫描电位的上限Eu≤0.50V(SCE)时,Sbad可以稳定地吸附在nm-Pt/GC电极表面,满覆盖度为0.325;并可方便地通过控制电位扫描上限和扫描圈数剥离部份Sb得到Sbad的不同覆盖度。     

氧气扩散电极在光电催化降解水中苯酚的应用

采用乙炔炭黑为载体用乙二醇还原氯铂酸制备了Pt/C电极催化剂,利用XRD技术对Pt/C催化剂的晶型结构进行了表征.用制备好的Pt/C催化剂与石墨、活性炭材料混合热压法制成氧气扩散电极,在双电极体系中光电催化降解苯酚.探讨了氧气扩散电极的烧结温度、催化剂负载量对光电催化降解效果的影响,并考察了溶液初始pH值对降解过程的影响.结果表明:Pt催化剂以纳米微粒分布于炭黑表面;氧气扩散电极在400 ℃N2气氛中处理后苯酚的矿化效果好;在V=50 mL,C0=50 mg/L,pH=6,E=2 V,λ=365 nm,光强I=9.2mW·cm-2的实验条件下,氧气扩散电极中Pt含量为3.6%时,经3.0 h的光电催化降解反应,溶液中苯酚的降解接近100%,矿化率达到70.2%;酸性条件更有利于降解反应的发生.