I-C對催化劑的氧還原性能影響研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池是一種清潔環(huán)保的發(fā)電裝置。高載量的Pt催化劑是導(dǎo)致其成本高的一個重要因素，目前降低催化劑Pt載量是催化劑研發(fā)的一個主要方向。不管是通過二元或三元合金催化劑來代替 Pt/C催化劑還是制備新型結(jié)構(gòu)的有序化膜電極，其根本的目的都是為了在有限的Pt含量的條件下，最大程度的增大Pt的催化活性，提高Pt的利用率。
　　本文首先利用電化學(xué)沉積的方法制備分散較好的Pt納米顆粒作為一種低Pt電極，研究了沉積工藝對沉積得到的納米顆粒

2、大小的影響，并得到以下結(jié)論：
　?。?）比較了沉積基體和沉積工藝對電化學(xué)合成納米Pt顆粒粒徑和形貌的影響。采用恒電壓沉積得到的Pt納米顆粒的尺寸較大。采用脈沖電流沉積的方法在玻碳電極上得到的十幾納米左右的Pt納米顆粒。
　　在實際應(yīng)用中的Pt催化劑的利用率比較低，為了研究質(zhì)子交換膜燃料電池中影響Pt電極催化活性的一些因素，本文后部分分別以Pt/C電極和膜電極作為了研究對象，主要研究了電極中I/C比值對于催化劑氧還原性能的影響

3、，并得出以下結(jié)論：
　?。?）在催化劑配制過程中，改變 I/C比并不會改變該電極的電化學(xué)活性面積和相應(yīng)的粗糙因子，這說明，在沒有氣體參加反應(yīng)時，nafion的存在不會影響催化劑在電極上的活性位點。
　?。?）催化劑墨水制備過程中，當(dāng) I/C比較小時，nafion的含量不會影響催化劑的氧還原活性，包括極限電流和0.9V電壓下的電流密度，但是，當(dāng)I/C比逐漸增大，增大到0.4以上時，催化劑的氧還原活性會隨著nafion含量的增大

4、而顯著降低，這說明，當(dāng) nafion含量太多時，就會阻礙氧氣在電極催化層中的傳遞，從而降低了催化劑的氧還原反應(yīng)的速率，降低了Pt的利用率；
　?。?）與旋轉(zhuǎn)圓盤實驗所得到的I/C比越低越好不同，燃料電池膜電極的I/C比有一個最佳值，過低的I/C比值或者過高的I/C比值都會導(dǎo)致電池性能的降低。本文得出I/C比值為0.8是制作膜電極最合適的I/C比值，此時電池的性能達到最佳，功率密度最大，電池內(nèi)阻壓也是最小的。其原因是在燃料電池環(huán)境中