基于載Pt的石墨烯-納米陶瓷三明治結構的質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑.pdf

1、催化劑是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心器件之一。當前，由于石墨烯具有非常優(yōu)異的物理和化學性能，使得其在燃料電池催化劑的應用方面具有極其誘人的前景。然而，作為質(zhì)子交換膜燃料電池貴金屬催化劑的載體。石墨烯容易發(fā)生褶皺和彎曲，降低了貴金屬Pt的利用率及催化劑的穩(wěn)定性。
　　本論文采用簡單的溶劑熱還原法通過預先在石墨烯（GNS）的表面沉積Pt解決了石墨烯（～2.2g/cm3）與陶瓷（SiC：～3.2g/cm3）的比重差異問題，使得陶瓷更容易插入

2、到石墨烯的層間，從而成功的制備出了高效的石墨烯/納米陶瓷三明治載Pt催化劑。通過測試，發(fā)現(xiàn)陶瓷的插入阻礙了GNS片層的二次堆疊和其表面褶皺的產(chǎn)生，從而提高了催化劑的整體比表面積。此外，本論文所制備的Pt-RGO/SiC催化劑的電化學活性面積（ECSA）和質(zhì)量活性擁有比Pt/RGO和Pt/C更高。最后對其制備的膜電極裝電池后進行測試，發(fā)現(xiàn)在低鉑載量（0.1-0.15mgPt cm2）的情況下，配備Pt-RGO/SiC催化劑的電池能量密度高

3、達747mW/cm2，遠高于配備Pt/RGO催化劑的電池。
　　另一方面，我們對Pt-RGO/SiC催化劑進行電化學穩(wěn)定性（AST）的測試，發(fā)現(xiàn)與Pt/RGO和Pt/C催化劑相比，Pt-RGO/SiC催化劑具有更好的電化學穩(wěn)定性。對加速試驗后的樣品進行TEM分析，發(fā)現(xiàn)其鉑顆粒極少脫落，與加速前粒徑進行比對，粒徑變化小。究其原因為，強耐腐蝕性的納米陶瓷有效阻礙了石墨烯片層的堆疊和褶皺，同時，3D結構的催化劑表面有較多的缺陷和結合位點