直接甲醇燃料電池炭載陰極催化劑的研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)作為未來(lái)清潔移動(dòng)電源引起了巨大注意。因?yàn)榧状急葰渥鳛槿剂嫌懈鄡?yōu)點(diǎn)：甲醇來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，儲(chǔ)存、攜帶方便，有很高的理論能量密度。雖然DMFC經(jīng)20年左右的發(fā)展，已經(jīng)得到不少進(jìn)展，但仍有一些問(wèn)題還沒(méi)解決。如陽(yáng)極和陰極慢反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及甲醇能透過(guò)質(zhì)子交換膜從陽(yáng)極滲透到陰極，因此，為了使DMFC更快商品化，必須集中力量來(lái)解決這些問(wèn)題。 本論文，主要研究了陰極炭載Pt-Fe(Pt-Fe/C)和Pt-P(Pt-

2、P/C)催化劑，考察了各種不同制備參數(shù)對(duì)催化劑金屬粒子的合金化程度、平均粒徑、相對(duì)結(jié)晶度、分散度和陰極催化劑的電化學(xué)活性的影響。其主要結(jié)果如下： 1.用預(yù)沉淀法制備了Pt-Fe/C和Pf/C催化劑。發(fā)現(xiàn)Pt-Fe/C催化劑對(duì)氧還原的電催化活性比Pt/C催化劑高，對(duì)甲醇氧化的電催化活性卻比Pt/C催化劑差。因此，在電解液中有甲醇存在時(shí)，Pt-Fe/C催化劑對(duì)氧還原的電催化活性仍比Pt/C催化劑高。 2.研究發(fā)現(xiàn)，所制備的P

3、t-Fe/C催化劑，大部分Fe沒(méi)有進(jìn)入Pt晶格，而以Fe<'0>或Fe<,2>O<,3>的形式存在。沒(méi)有進(jìn)入Pt晶格的Fe或Fe<,2>O<,3>能溶于酸，而進(jìn)入Pt晶格的Fe不溶于酸。而且，沒(méi)有進(jìn)入Pt晶格的Fe或Fe<,2>O<,3>不但沒(méi)有對(duì)氧還原的電催化活性起作用，反而降低了Pt的暴露面積而降低了Pt對(duì)氧還原的電催化活性。所以，Pt-Fe/C催化劑在經(jīng)酸處理后，它的電化學(xué)活性比表面積要比未經(jīng)酸處理前的增加約30％左右，導(dǎo)致Pt-

4、Fe/C催化劑對(duì)氧還原的電催化活性要優(yōu)于未經(jīng)酸處理的Pt-Fe/C催化劑。 3．X-射線衍射(XRD)和EDS結(jié)果顯示，Pt-Fe/C催化劑在200℃～800℃范圍內(nèi)高溫?zé)崽幚砜墒垢郌e進(jìn)入Pt的晶格，進(jìn)入Pt晶格的Fe的量隨熱處理溫度的提高而增加。 4．首次研究Pt與非金屬元素P形成的Pt-P/C陰極催化劑。發(fā)現(xiàn)Pt-P/C催化劑的Pt-P粒子的平均粒徑和相對(duì)結(jié)晶度與E-TEK的Pt/C催化劑的相似，但Pt-P/C催