金屬氧化物在直接醇類燃料電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、直接醇類燃料電池(DAFC)作為一種不經(jīng)過燃燒直接以電化學(xué)方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置,是繼水力、火力和核能發(fā)電之后的第四類發(fā)電技術(shù),有望成為21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。隨著對DAFC研究的不斷深入,這項綠色能源技術(shù)也日趨成熟,在解決當(dāng)前世界面臨的能源短缺和環(huán)境污染這兩大難題上體現(xiàn)了重大的現(xiàn)實意義。
　　目前阻礙DAFC發(fā)展的主要問題是陽極催化劑的催化性能較低、醇類分子在陽極低的反應(yīng)活性和醇類分子從陽極滲透到陰極

2、影響陰極性能。尤其是當(dāng)前DAFC的催化劑主要使用貴金屬Pt,價格異常昂貴。因此制備用量少、活性高的催化劑是降低燃料電池成本的有效途徑。
　　本文制備了Pt-CeOx/石墨電極、Pt-MoOx/CNT/石墨電極和Pt/MgO-CeO2-CNT/石墨電極并采用各種電化學(xué)技術(shù)對所制備的各種電極對甲醇、乙醇的電催化氧化性能進(jìn)行了詳細(xì)考察。研究工作主要包括以下幾個方面:
　　1.采用高溫?zé)Y(jié)方法制得CeOx納米顆粒,與Pt復(fù)合得到分散

3、性良好的新型陽極電催化劑。用循環(huán)伏安法研究了這種新型電催化劑在甲醇—硫酸體系中的電催化性能,并用掃描電子顯微鏡(SEM)和能量散射譜儀(EDS)對所得電極表面形貌和元素組成進(jìn)行了表征。同時研究了不同Pt:CeOx配比對電極電催化性能的影響,并對電極的穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。結(jié)果表明:Pt-CeOx/石墨電極(Pt:CeOx=1:1)在1.0M甲醇+0.1M硫酸溶液中表現(xiàn)出很好的電催化性能,并具有一定的長期穩(wěn)定性。
　　2.以MoOx代替

4、貴金屬Ru作為輔助催化劑,采用電位階躍法在MoOx/碳納米管(CNT)電極上電化學(xué)沉積Pt納米顆粒,制備了Pt-MoOx/CNT電極。采用掃描電子顯微鏡、X射線能量色散譜儀和循環(huán)伏安法對所制備的Pt/MoOx/CNT電極進(jìn)行了表征,考察了Pt/MoOx/CNT電極對乙醇氧化的電催化性能。同時,就MoOx沉積量對電極的催化活性和乙醇氧化活化能的影響進(jìn)行了研究,并對Pt/MoOx/CNT電極的長期循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。結(jié)果表明:在相同的Pt

5、載量下,Pt-MoOx/CNT電極的電催化活性雖然比Pt-Ru/CNT電極稍低,但遠(yuǎn)高于Pt/CNT電極。另外,Pt-MoOx/CNT電極具有較好的長期循環(huán)穩(wěn)定性。
　　3.采用較簡單的方法在CNT表面制得了高度分散的納米Pt/MgO-CeO2顆粒。利用SEM和EDS對所得電極的表面形貌和元素成分進(jìn)行了考察。采用電化學(xué)方法對Pt/MgO-CeO2-CNTs/石墨電極的乙醇電催化氧化性能進(jìn)行了研究。同時,詳細(xì)研究了乙醇濃度、掃描速度