鎳基催化劑對(duì)硼氫化鈉直接氧化性能的影響.pdf

1、直接硼氫化物燃料電池（DBFC）是一種以NaBH4/NaOH堿性溶液為陽(yáng)極燃料的新型燃料電池。理論上BH4-的電化學(xué)氧化是8電子反應(yīng)，然而，BH4-電氧化反應(yīng)實(shí)際能釋放的電子數(shù)和陽(yáng)極催化劑性能密切相關(guān)。選用非貴金屬作陽(yáng)極催化劑是降低DBFC生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的重要途徑。因此本論文選用非貴金屬鎳（Ni）為基底制備沉積Ni作陽(yáng)極催化劑，并研究其對(duì)BH4-直接氧化的影響。
　　首先，論文研究了NaBH4/NaOH堿性溶液中Ni片催化劑

2、和沉積Ni催化劑對(duì)BH4-直接氧化的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：BH4-在 Ni片催化劑和沉積 Ni催化劑作用下電化學(xué)氧化的循環(huán)伏安曲線都只有一個(gè)氧化峰，峰電位約為-0.7 V。BH4-在Ni片催化劑作用下直接氧化的前3個(gè)周期電流值分別為23、15和3 mA；在相同條件下沉積Ni催化劑為116、63和23 mA，分別是Ni片催化劑作用下的5、4和7倍。在Ni片催化劑下BH4-放電時(shí)間為1.4×103 s，放電效率為0.4％；在沉積Ni催化劑下BH4

3、-放電時(shí)間為7.2×104 s，放電效率為23％。因此，沉積Ni催化劑使BH4-的氧化峰電流和恒電流放電時(shí)間顯著增大，放電效率和燃料的利用率顯著提高。這是因?yàn)槌练eNi改變了催化劑的表面形態(tài)，增加了比表面積，增多了活性催化位點(diǎn)。研究還表明：制備沉積Ni催化劑的最佳條件為：Ni2+濃度為0.2 mol/L，電沉積電位為-1.0 V，電沉積時(shí)間為100 s。
　　其次，由于沉積Ni催化劑在堿性溶液中易被腐蝕，很快失去對(duì)BH4-電化學(xué)氧化

4、的催化活性。因此采用循環(huán)伏安、交流阻抗和恒電流放電等電化學(xué)測(cè)試方法研究了三乙醇胺（TEA）和硫脲（TU）兩種添加劑對(duì)沉積Ni催化劑性能的影響。研究結(jié)果表明：加入適當(dāng)?shù)娜掖及凡粌H能抑制沉積Ni催化劑在堿性環(huán)境中的腐蝕，而且還促進(jìn)了BH4-的直接氧化，三乙醇胺的最佳濃度范圍為0.018~0.025 mol/L，最佳濃度時(shí) BH4-放電時(shí)間為9.0×104 s，放電效率為29％；硫脲雖可以促進(jìn) BH4-的直接氧化，但不能很好地抑制沉積Ni催