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(jiǎn)單、體積小、操作溫度低、比能量高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于小型便攜式電源，被認(rèn)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(wèn)題限制了它的實(shí)際應(yīng)用。本文對(duì)摻入非金屬元素的陽(yáng)極催化劑和采用非Pt合金作為陰極催化劑進(jìn)行了探索，開(kāi)發(fā)出了一種性能優(yōu)良好的PtRuP/C陽(yáng)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(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，采用循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電流曲線、旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極等方法研究了其催化活性。另外還采用電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)甲酸在不同催化劑上的電化學(xué)氧化機(jī)理進(jìn)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(yáng)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(cè)到催化劑平均粒徑為2.8nm，分布均勻。載體和浸漬液pH值對(duì)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(shí)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(shí)氧化甲醇的電流密度達(dá)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(duì)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(shí)制備的Pd3Co/C表現(xiàn)出對(duì)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(shí)的極限擴(kuò)散電流密度達(dá)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(xué)氧化情況。