直接硼氫化鈉-過氧化氫燃料電池納米陽極催化劑的研究.pdf

1、直接硼氫化鈉-過氧化氫燃料電池(DBHFC)是一種用硼氫化鈉(NaBH4)作為燃料，直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有理論比能量大(9.3Wh g?1)、理論開路電壓高(3.01V)等優(yōu)點(diǎn)而引起研究者的廣泛關(guān)注。而陽極催化劑是影響DBHFC性能的重要因素之一，目前，DBHFC常用的陽極催化劑主要為貴金屬，如Pt、Au、Pd等，高昂的催化劑成本嚴(yán)重的阻礙了DBHFC的商業(yè)化。而通過在貴金屬中摻雜3d過渡態(tài)金屬，能有效地改善催化劑的性能，降低催化劑

2、成本，提高燃料利用率。
　　本論文將3d過渡態(tài)金屬Fe摻雜于貴金屬Pt和Au中，制備出一系列相對催化活性較高和相對成本較低的DBHFC陽極催化劑。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、采用浸漬還原法制備了不同原子比的Au-Fe/C雙金屬催化劑，通過循環(huán)伏安(CV)、計(jì)時(shí)電流測試(CA)、計(jì)時(shí)電位測試(CP)等電化學(xué)測試方法，研究了催化劑對BH4?的電催化氧化行為、電化學(xué)活性面積，并將Au-Fe/C催化劑作為DBHFC陽極催化劑進(jìn)行電池

3、性能測試，研究結(jié)果表明：雖然Au-Fe/C具有較高的電化學(xué)活性和電池性能，其中Au50Fe50/C具有最大的電化學(xué)活性和電池性能，其最大功率密度為34.9mW cm-2，而在同等測試條件下的Au/C催化劑的最大功率密度只有21.8mW cm-2。
　　2、采用浸漬還原法制備了不同原子比的Pt-Fe/C雙金屬催化劑，通過TEM和XRD測試，對催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，通過CV分析了催化劑BH4?催化氧化的電化學(xué)行為和電化學(xué)活性面

4、積，進(jìn)一步分析了催化劑性能提高的原因，催化劑的DBHFC測試結(jié)果表明Pt-Fe/C雙金屬催化劑的電池性能要優(yōu)于單金屬Pt/C，其中Pt67Fe33/C的功率密度最大，其最大功率密度為65mW cm-2高于而同等測試條件下的Pt/C催化劑(35mW cm-2)。
　　3、從動力學(xué)的角度，研究了Au-Fe/C和Pt-Fe/C電極上的氧化行為，以及BH4?的電催化氧化過程中的相關(guān)動力學(xué)特性。求得BH4ˉ在Au/C和Au-Fe/C、Pt/