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1、電解水制氫是一種比較傳統(tǒng)、成熟環(huán)保的制取氫氣的方法,其核心是膜電極(MEA)以及催化劑的制備與研究。催化性能最好而且應(yīng)用最廣的催化劑是載鉑催化劑,但是Pt是稀有的貴金屬,如何降低負(fù)載量和提高催化性能成為人們研究的焦點(diǎn)。本文就是以新型碳材料炭氣凝膠為載體,制備了一系列的炭氣凝膠載鉑催化劑,并開(kāi)展了相關(guān)的物理以及電化學(xué)方面的研究。
本文利用前軀體法,以間苯二酚和甲醛為原料,分別以去離子水、乙醇、異丙醇為溶劑,考查不同溶劑體系以
2、及不同載鉑量(10wt%、20wt%、30wt%、40wt%)對(duì)催化劑性能的影響。并將炭氣凝膠載鉑催化劑與全氟磺酸質(zhì)子交換膜通過(guò)兩種不同的負(fù)載方式組成膜電極,應(yīng)用于電解水制氫氣。通過(guò)對(duì)催化劑炭收率,密度和體積保有率、TEM、XRD以及XPS的測(cè)定及表征;以及對(duì)離子膜的含水率、失水率、溶脹度、離子交換容量等測(cè)試,考察了離子膜特征物理性能的變化,結(jié)果表明,乙醇體系下的催化劑的各方面性能最好,且催化性能隨著載鉑量的提高而提高,但是載鉑量40%
3、的與30%的提高不明顯,故綜合考慮成本等因素,認(rèn)為乙醇體系下載鉑30%的CA/Pt具有進(jìn)一步研究的價(jià)值。
另外本文還在乙醇體系下,采用前軀體法制備了CA/Pt-Mo催化劑,不同Pt和Mo的原子比(1∶1、2∶1、3∶1)對(duì)催化性能的影響。通過(guò)對(duì)催化劑炭收率,密度和體積保有率、TEM、XRD以及XPS的測(cè)定及表征,通過(guò)對(duì)比CA/Pt-Mo合金催化劑與CA/Pt,結(jié)果表明Mo元素的加入能改變Pt的晶體結(jié)構(gòu)以及電子形態(tài)。XPS證
4、明了Mo元素是以MoO2和MoO3的形式存在。TEM的結(jié)果表明Mo的加入有助于提高Pt的分散性,Pt的平均粒徑為3nm左右。并且在Pt和Mo的原子比是3∶1時(shí),催化劑的物理性能以及電性能等達(dá)到最佳。
本文還將石墨烯為載體,制備了相同載鉑量(30wt%)的載鉑以及鉑鉬合金催化劑。然后將制備的載鉑催化劑與全氟磺酸質(zhì)子交換膜通過(guò)兩種不同的負(fù)載方式組成膜電極,并對(duì)離子膜的含水率、失水率、溶脹度、離子交換容量等進(jìn)行測(cè)試,最后應(yīng)用于電
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