非晶態(tài)金屬-合金在甲醇電催化劑中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)化石能源的不斷消耗和日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題,世界各國(guó)都在積極開(kāi)發(fā)新的能源系統(tǒng),直接甲醇燃料電池作為一種綠色可持續(xù)發(fā)展的新型能源受到人們的廣泛研究。然而對(duì)于直接甲醇燃料電池,無(wú)論是陽(yáng)極還是陰極催化劑,目前主要使用貴金屬 Pt基催化劑,因此嚴(yán)重制約了直接甲醇燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化。為了實(shí)現(xiàn)高功率密度和直接甲醇燃料電池的低成本生產(chǎn),對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)或改進(jìn)是提高直接甲醇燃料電池催化劑活性的一條有效途徑。
　　本論文將非晶態(tài)金屬/

2、合金應(yīng)用于直接甲醇燃料電池催化劑,合成了Pt-NiA/C催化劑、PtRu-NiA/C催化劑和PtCoA/C催化劑,并對(duì)催化劑分別進(jìn)行了表征。具體見(jiàn)如下的三部分:
　　第一部分 Pt修飾非晶態(tài)Ni/C催化劑催化氧化甲醇性能研究
　　運(yùn)用不同方法合成的晶態(tài)和非晶態(tài)Ni/C作為核,分別制備了核殼結(jié)構(gòu)的Pt修飾晶態(tài)Ni/C(Pt-NiC/C)和Pt修飾非晶態(tài)Ni/C(Pt-NiA/C)催化劑。TEM和XRD對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,

3、XPS和EDS分別表征了催化劑的組成,采用CV、CA等電化學(xué)手段對(duì)催化劑活性面積、催化氧化甲醇性能以及抗CO中毒能力進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明 Pt-NiA/C催化劑比 Pt-NiC/C催化劑更具有更高的催化氧化甲醇活性和穩(wěn)定性。
　　第二部分 PtRu修飾Ni/C催化劑催化氧化甲醇性能研究
　　使用晶態(tài)和非晶態(tài)Ni/C作為核,分別制備了核殼結(jié)構(gòu)的PtRu修飾晶態(tài)Ni/C(PtRu-NiC/C)和PtRu修飾非晶態(tài)Ni/C(P

4、tRu-NiA/C)催化劑。XRD和TEM表征了催化劑的結(jié)構(gòu),電化學(xué)方法表征了催化劑的活性面積、催化氧化甲醇性能和穩(wěn)定性。TEM測(cè)試表明催化劑PtRu-NiA/C的顆粒尺寸更小;氫的吸脫附測(cè)試和CO吸脫附測(cè)試都展示了催化劑PtRu-NiA/C的電化學(xué)活性面積更大,而且抗CO中毒能力也更強(qiáng);催化氧化甲醇性能測(cè)試表明催化劑 PtRu-NiA/C具有更高的催化氧化甲醇活性;計(jì)時(shí)電流測(cè)試發(fā)現(xiàn)催化劑PtRu-NiA/C電流密度衰減的比較快,但是在

5、1000 s后仍保持了比催化劑PtRu-NiC/C更高的電流密度。
　　第三部分非晶態(tài)PtCo/C催化劑催化氧化甲醇性能研究
　　采用不同的方法分別制備了晶態(tài)PtCo/C(PtCoC/C)催化劑和非晶態(tài)PtCo/C(PtCoA/C)催化劑,并對(duì)PtCoA/C催化劑進(jìn)行了不同溫度的熱處理。XRD表征了催化劑的結(jié)構(gòu),電化學(xué)方法測(cè)試了催化劑的催化氧化甲醇活性。電化學(xué)測(cè)試表明:PtCoA/C催化劑比PtCoC/C催化劑和相同Pt負(fù)載