直接甲酸燃料電池中炭載Pd及Pd基復(fù)合陽極催化劑的研究.pdf

1、在直接甲醇燃料電池(DMFC)中，一般用Pt基復(fù)合催化劑作陽極催化劑，但其對(duì)甲醇氧化的電催化活性較低，而且還易被氧化的中間物種毒化.特別是甲醇很易透過Nafion膜，既浪費(fèi)了燃料，又降低了燃料的利用效率、陰極催化劑效率和電池的工作電壓.近年來發(fā)現(xiàn)，用甲酸作甲醇替代燃料得到的直接甲酸燃料電池(DFAFC)比DMFC有很多優(yōu)點(diǎn).在DFAFC中，Pd催化劑是一種對(duì)甲酸氧化有較好電催化性能的陽極催化劑.因此，本論文主要研究DFAFC中碳載Pd和

2、Pd基陽極催化劑制備方法和對(duì)甲酸氧化的電催化性能，考察了催化劑組分和結(jié)構(gòu)對(duì)甲酸氧化的電催化活性和穩(wěn)定性的影響.得到的主要結(jié)果如下： 1.研究了用圓相反應(yīng)方法制備的Pd/C催化劑的結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)甲酸氧化的電催化性能.發(fā)現(xiàn)用固相反應(yīng)方法制備的Pd/C催化劑中Pd粒子的平均粒徑和相對(duì)結(jié)晶度均小于用液相還原法制備的Pd/C催化劑.因此，用固相反應(yīng)法制備的Pd/C催化劑對(duì)甲酸氧化的電催化活性和穩(wěn)定性均高于用液相反應(yīng)法制備的Pd/C催化劑.

3、所以，固相反應(yīng)法是一種很好的制備Pd/C催化劑的方法，很可能得到實(shí)際的應(yīng)用. 2.研究了Pd-Ir/C催化劑的制備方法和對(duì)甲酸氧化的電催化性能。發(fā)現(xiàn)用簡單的液相還原法，就可制得Pd-Ir粒子的平均粒徑較小的和相對(duì)結(jié)晶度較低的Pd-Ir/C催化劑.當(dāng)Pd與Ir的原子比合適時(shí)，Pd-Ir/C催化劑對(duì)甲酸氧化的電催化活性要好于用相同方法制各的Pd/C催化劑.在Pd與Ir的原子比合適的Pd-Ir/C催化劑上，甲酸主要的氧化峰峰電位比在P

4、d/C催化劑上負(fù)50mV，峰電流比在Pd/C催化劑上高13％.這主要因?yàn)镮r能降低CO在Pd表面的吸附強(qiáng)度，從而促使甲酸在Pd上通過直接途徑氧化.但是，當(dāng)Ir的含量較多時(shí)，Pd-Ir/C催化劑對(duì)甲酸氧化活性會(huì)降低，這主要是因?yàn)镮r對(duì)甲酸的氧化沒有電催化活性. 3.研究了Pd-Au/C催化劑的制備方法以及制得的Pd-Au/C催化劑對(duì)甲酸氧化的電催化性能。 (1)在水溶液中用液相還原法制備的Pd-Au/C催化劑時(shí)，由于PdC

5、l2和HAuCl4的起始還原電位差別較大，Pd和Au不易同時(shí)被還原得到，因此不易形成合金。而在體積比為1:1的水和THF的混合溶液中用液相還原法制備Pd-Au/C催化劑時(shí)，由于PdCl2和HAuCl4都能和THF發(fā)生相互作用，使它們的起始還原電位相近而易被同時(shí)還原，因此，Pd和Au易形成合金。 (2)Pd-Au/C催化劑對(duì)甲酸氧化的電催化活性和穩(wěn)定性都要高于Pd/C催化劑.這是因?yàn)锳u的加入能降低CO在Pd上的吸附強(qiáng)度.