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直接甲醇燃料电池阴极碳载铂基催化剂的研究

李文震  
【摘要】: 利用调变的聚合醇方法(EG法)制备出Pt/C(20 wt.%)催化剂,XRD,TEM,电化学(CV)测试表明该Pt/C粒径分布窄(2-5 nm),平均粒径2.4 nm,且具有优异的DMFC单池性能。系统研究了不同制各处理条件对Pt/C催化剂DMFC单池性能的影响。 采用EG方法制备,高温(900℃)还原并优化Pt-Fe比例,得到平均粒径小,合金化程度高的Pt-Fe/C双组元合金催化剂。RDE,DMFC单池测试显示该Pt-Fe/C合金催化剂的ORR活性高于Pt/C,这与其较大的电化学比表面积,高合金化程度有关。EG法共还原并在温和条件(300℃)下氢气处理的Pt-Fe/C300催化剂具有更高的电化学比表面积。RDE,PEMFC,DMFC单池测试显示其ORR活性高于Pt/C催化剂。RDE证实Pt-Fe/C300的ORR活性提高是由于Fe~(3+)的存在提高了H_2O_2在Pt/C表面的分解。通过XRD,TEM,化学吸附表征Pt-Fe/C的研究,提出EG方法制备碳载铂-过渡金属催化剂的可能步骤。 利用EG方法制备了高分散的多壁碳纳米管担载铂催化剂(Pt/MWNTs),并提出其可能的形成机理。首次将Pt/MWNTs作为阴极催化剂用于DMFC,发现其较Pt/XC-72具有更好的ORR活性与单池性能,这可能与MWNTs独特的电子性质,特殊的管状结构以及更少的硫含量有关。研究发现通过简便地调变制备体系中去离子水含量即可控制Pt/MWNTs颗粒尺寸与粒径分布,从而制备出具有最佳ORR活性的Pt/MWNTs催化剂。 CV,RDE及DMFC单池测试表明Pt-Pb/C催化剂并未显示出期望的抗甲醇中毒性能。


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