Pd改性儲氫合金催化NaBH4電氧化的研究.pdf

1、硼氫化物具有高的比能量和電氧化活性,因而將其直接作為燃料電池燃料的研究引起了廣泛關(guān)注。理論上,硼氫根完全電氧化反應(yīng)為8電子反應(yīng),實際上,由于硼氫根的不完全氧化和水解反應(yīng)的發(fā)生,使NaBH4電化學(xué)氧化的電子轉(zhuǎn)移數(shù)少于8,導(dǎo)致NaBH4的利用率較低。因此,抑制NaBH4的析氫反應(yīng),提高其利用率的研究,對直接硼氫化物燃料電池的研究具有重要的意義。
　　 本文以儲氫合金(AB5)為研究對象,通過對儲氫合金表面進行改性處理,來改善其電催化

2、性能。采用電子掃描顯微鏡(SEM)對儲氫合金進行了表面形貌分析,采用能譜(EDS)面掃描法分析了Pd在儲氫合金表面的分布,采用電感耦合等離子質(zhì)譜(ICP-Ms)分析了儲氫合金上鈀的含量,采用循環(huán)伏安法和計時電流法研究了不同條件下制備的Pd/AB5對NaBH4電氧化的催化性能及NaBH4利用率的影響。
　　 對儲氫合金進行化學(xué)還原處理和表面化學(xué)鍍Pd改性的研究發(fā)現(xiàn),儲氫合金在6mol·dm-3NaOH和0.1 mol·dm-3Na

3、BH4溶液中浸泡4天后與8 mL濃度為10 mmol·dm-3Pd溶液,25℃下反應(yīng)5min,所制備的催化劑性能最好。合金經(jīng)化學(xué)還原處理和表面沉積Pd后,合金表面形成富Ni層和Pd層,大大提高了其對NaBH4的電氧化性能,在1 mol·dm-3NaOH和0.1 mol·dm-3NaBH4溶液中,經(jīng)表面還原處理后合金的陽極峰電流密度在-0.65 V時為18 mA·cm-2,進一步化學(xué)鍍Pd后合金的陽極峰電流密度在-0.15 V時達(dá)到了90

4、 mA·cm-2;Pd改性儲氫合金電極在-0.7 V下的計時電流密度值穩(wěn)定時可達(dá)36 mA·cm-2,而化學(xué)還原處理的儲氫合金電極電流密度穩(wěn)定在22 mA·cm-2。
　　 Pd改性后的儲氫合金電極在1 mol·dm-3 NaOH溶液中,隨著NaBH4濃度的增大,電流密度增大;在1 mol·dm-3 NaBH4溶液中,隨著NaOH濃度的增大,電流密度先增大后減小,NaOH濃度為1 mol·dm-3時催化效果最好。掃描速率對NaB

5、H4電氧化影響的研究表明,NaBH4的氧化反應(yīng)主要受擴散控制且NaBH4在Pd/AB5電極上的氧化反應(yīng)電子數(shù)n=6.95。
　　 對NaBH4利用率的研究表明,AB5電極當(dāng)電壓增大到-0.7V以后隨著電壓的增大,電流密度降低,NaBH4利用率降低,Pd/AB5電極隨著電壓的增大,電流密度增大,NaBH4利用率增大,說明Pd/AB5電極抗氧化能力加強,在大電流密度下,利用率比AB5電極提高較多,Pd/AB5電極對促進NaBH4的電

6、氧化速率大于其水解速率。在0.1 mol·dm-3NaBH4和1 mol·dm-3 NaOH溶液中,-0.3 V時,AB5電極利用率為29.4％,Pd/AB5電極的利用率為46.1％。然而,隨著NaBH4和NaOH濃度增大,Pd/AB5電極對NaBH4的利用率降低,在0.1 mol·dm-3NaBH4和1 mol·dm-3 NaOH溶液中,-0.7 V時利用率達(dá)到42.4％,在1 mol·dm-3 NaBH4和6 mol·dm-3 Na