碳納米管基直接醇類燃料電池電極研究.pdf

1、直接醇類燃料電池(DAFC)具有無(wú)污染、燃料來(lái)源廣、能量轉(zhuǎn)化率高、儲(chǔ)存和運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種綠色能源技術(shù)。有望在便攜式電源、電動(dòng)機(jī)車和野外電站等方面得到應(yīng)用，對(duì)解決當(dāng)前世界面臨的能源短缺和環(huán)境污染這兩大難題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是目前阻礙DAFC發(fā)展的主要問(wèn)題是醇類分子在陽(yáng)極低的反應(yīng)活性和醇類分子從陽(yáng)極滲透到陰極影響陰極性能。并且目前DAFC的催化劑主要使用貴金屬Pt，價(jià)格昂貴。制備用量少、活性高的催化劑是降低燃料電池成本的有效途徑。

2、本文用直接生長(zhǎng)于石墨基體上的碳納米管(CNTs)作為貴金屬催化劑的載體材料，可明顯提高催化劑的利用率。本文以解決DAFC主要的技術(shù)難題為目標(biāo)，制備了幾種新型的DAFC電極材料，并對(duì)其電催化性能進(jìn)行了詳細(xì)的考察。研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1.用乙醇做為DAFC的燃料，并采用電位-階躍法將Pt和PtRu納米顆粒沉積到碳納米管表面，研究發(fā)現(xiàn)所制得的Pt/CNT/石墨和Pt-Ru/CNT/石墨電極對(duì)乙醇氧化的電催化活性要明顯高于同

3、樣條件下所制備的Pt/石墨電極。分別詳細(xì)研究了溫度、掃描速度和乙醇濃度對(duì)電極催化活性的影響。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)Pt-Ru/CNT/石墨電極的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性要明顯好于Pt/CNT/石墨電極，是一種優(yōu)良的直接乙醇燃料電池(DEFC)陽(yáng)極材料。 2.首次實(shí)現(xiàn)了水溶液中PtCl62-離子在碳納米管表面的自發(fā)還原，研究了所制備的SR-Pt催化劑對(duì)甲醇氧化的電催化性能。研究結(jié)果表明，與其他四種通過(guò)H2還原法和電化學(xué)沉積法所制備的Pt/CNT或P

4、tRu/CNT催化劑相比，SR-Pt催化劑的抗中毒能力和長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性都要好得多。初步預(yù)測(cè)了PtCl62-離子在碳納米管表面的自發(fā)還原和SR-Pt催化劑優(yōu)異的電化學(xué)性能的原因。 3.首次使用普魯士藍(lán)(PB)作為防甲醇擴(kuò)散的物質(zhì)，制備了PB/Pt/CNT/石墨電極作為直接甲醇燃料電池(DMFC)的陰極。研究發(fā)現(xiàn)在0.1M甲醇+0.1M硫酸溶液中，PB的存在幾乎能完全抑制甲醇的氧化，但并不影響PB/Pt/CNT/石墨電極對(duì)氧氣還原反