直接電沉積法制備直接甲醇燃料電池催化電極.pdf

1、目前，一些燃料電池已經(jīng)存在商業(yè)化的可能性。燃料電池技術(shù)正逐漸應(yīng)用于廣泛的技術(shù)領(lǐng)域。直接甲醇燃料電池(DMFC)是電動(dòng)汽車(EV)最有競(jìng)爭(zhēng)力的動(dòng)力電源。然而，由于目前直接甲醇燃料電池還面臨著催化劑價(jià)格昂貴、利用率低、催化劑的中毒失效以及其他的一些技術(shù)問(wèn)題，使得直接甲醇燃料電池還達(dá)不到商業(yè)化的要求。 本論文采用直接電化學(xué)沉積法制備DMFC催化電極，利用電化學(xué)方法和TEM、XRD、原子吸收光譜等對(duì)催化劑的電化學(xué)性能、結(jié)晶形態(tài)、表面形貌

2、、以及晶粒大小進(jìn)行分析；另外，還研究了陽(yáng)離子表面活性劑(CTAB)對(duì)PTFE處理過(guò)的碳布電極和Pt/C電極上氧電極氧化與還原反應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，直接電化學(xué)沉積法制備的Pt/C電極中，催化劑鉑的負(fù)載量為0.65mg/cm<'2>時(shí)，鉑催化劑的利用率達(dá)到85.32％；直接電化學(xué)沉積法制備的PtRu/C電極中，催化劑鉑釕的負(fù)載量為0.80mg/cm<'2>時(shí)，鉑釕催化劑的利用率達(dá)72.74％；用傳統(tǒng)的化學(xué)還原法獲得的：Pt/C催化劑制備的電

3、極，催化劑鉑的負(fù)載量為1.85mg/cm<'2>時(shí)，鉑催化劑的利用率僅為12.87％，而且后者的催化效果顯著低于前者。 本文還研究了酸性和堿性介質(zhì)中，陽(yáng)離子表面活性劑(CTAB)對(duì)氧電極的影響。發(fā)現(xiàn)加入適量的CTAB能明顯提高PTFE處理過(guò)的碳布電極上氧電極氧化與還原極化電流。其中，在0.1MH<,2>SO<,4>酸性介質(zhì)中，CTAB濃度為25mM時(shí)，效果最好；在0.1M Na<,2>CO<,3>堿性介質(zhì)中，當(dāng)CTAB濃度達(dá)到3

4、mM效果最好，極化電流達(dá)到最大值，當(dāng)濃度繼續(xù)增加，極化電流下降，還原速率降低。在O.5M H<,2>SO<,4>酸性介質(zhì)中，CTAB的加入量小于0.08mM時(shí)，在0.55V電位下，CTAB對(duì)Pt/C電極上氧還原電流峰值無(wú)明顯作用。當(dāng)電位低于0.5V時(shí)，CTAB能明顯提高氧陰極還原電流，而且隨著濃度增加而增加。當(dāng)CTAB的量為0.08mM時(shí)，Pt/C電極上氧還原峰值電流明顯下降，表明CTAB的加入對(duì)Pt/C電極不能產(chǎn)生有利的催化加強(qiáng)作用。