直接甲醇燃料電池PtRuP-C和Pd-Co-C催化劑的制備及催化性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(Direct methanol fuel cells，DMFCs)使用液體燃料，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、操作溫度低、比能量高等優(yōu)點，特別適合于小型便攜式電源，被認為是可能最早商業(yè)化的一種燃料電池。但目前DMFC存在的催化劑活性低、成本高等諸多問題限制了它的實際應用。本文對摻入非金屬元素的陽極催化劑和采用非Pt合金作為陰極催化劑進行了探索，開發(fā)出了一種性能優(yōu)良好的PtRuP/C陽極催化劑和一種性能接近于n的Pd3Co合金陰

2、極催化劑，用XRD、XPS、TEM等手段對其結(jié)構(gòu)進行了表征，采用循環(huán)伏安、計時電流曲線、旋轉(zhuǎn)圓盤電極等方法研究了其催化活性。另外還采用電化學測試方法對甲酸在不同催化劑上的電化學氧化機理進行了一定的探索研究。 以NaH2PO2為還原劑，采用浸漬法制備了60％PtRuP/C陽極催化劑。EDS和XPS分析表明催化劑表面含有非金屬元素P，TEM觀測到催化劑平均粒徑為2.8nm，分布均勻。載體和浸漬液pH值對催化劑催化甲醇的活性有很大影響

3、，XC-72R碳粉具有合適的比表面積和表面特性，以其為載體、浸漬液pH值為7時制備的PtRuP/C催化劑具有最高的活性和抗毒化性能。比較不含P的PtRu/C催化劑，PtRuP/C催化劑具有更高的催化活性，0.45V時氧化甲醇的電流密度達到63mA/cm2。 以PdCl2和Co(NO3)2為原料、XC-72R為載體，采用浸漬法制備了20％Pd-Co/C陰極催化劑，考察了還原劑和Pd：Co原子比對催化劑活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，NaBH

4、4為還原劑、Pd：Co原子比為3:1時制備的Pd3Co/C表現(xiàn)出對氧還原的催化活性最高，氧還原起始電位為0.57V，0.3V(vs.SCE)時的極限擴散電流密度達到7.83mA/cm2。不同熱處理溫度下樣品表現(xiàn)出一定的結(jié)構(gòu)和活性，600℃處理的Pd3Co/C具有較穩(wěn)定的PdCo合金結(jié)構(gòu)，并出現(xiàn)一定的CoPd2晶相，提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性。 在相同條件下考察了甲酸(HCOOH)在Pt/C和Pd/C兩種催化劑上的電化學氧化情況。