銅系納米陣列催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其在水合肼燃料電池中的應(yīng)用.pdf

1、在21世紀(jì)，能源環(huán)境等問題是目前比較突出的生態(tài)問題之一，尋找新型能源技術(shù)是科學(xué)工作者們致力的工作之一，而燃料電池發(fā)展迅猛，是目前安全高效的電池技術(shù)之一，它的發(fā)展蒸蒸日上。人們正通過不斷的探索和開發(fā)來提高燃料電池的效率，在這之中電極的狀態(tài)，大小和表面結(jié)構(gòu)等因素將會影響到燃料電池的電催化活性。優(yōu)化電極材料的組成和結(jié)構(gòu)成為提高電化學(xué)活性的前提。目前燃料電池的電極大多都是貴金屬等材料，且大多數(shù)都缺少穩(wěn)定性評價,因此對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能優(yōu)異，價格低

2、廉的燃料電池電極材料研究迫在眉睫。作為新一代燃料電池負(fù)極材料，銅系材料具有一定的催化活性，價格低廉，易制備，但是目前對其研究較少。同時，納米陣列作為一種高度有序的結(jié)構(gòu)，成為了現(xiàn)代電極材料的新選擇。本論文通過調(diào)控銅系材料的組成和結(jié)構(gòu)，以及評價其在燃料電池負(fù)極的水合肼氧化反應(yīng)的催化性能，—開展水合肼燃料電池中銅系納米催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能研究。本文將主要從以下方面進(jìn)行展開:
　　首先，通過一步電化學(xué)沉積方法，在銅片和泡沫銅導(dǎo)電基底上分

3、別制備出一類銅納米陣列材料，合成的銅納米材料具有三維豎直片狀的陣列形貌。對其進(jìn)行一系列的結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)測試，結(jié)果顯示該材料單位面積上Cu載量高，為3mg cm-2，且具有超疏氣性質(zhì)有利于氣體產(chǎn)物的擴(kuò)散，因此其具有良好的電催化氧化水合肼性能（在-0.6V時達(dá)到約130mA cm-2的電流密度），并配合商用鉑碳電極在燃料電池中也表現(xiàn)出優(yōu)秀的電催化性能（在80℃時達(dá)到161m W/cm2的功率密度）。本文探討了沉積時間，電解液組成和濃度，基

4、底的選擇等條件對產(chǎn)物形貌和性能的影響。該材料制備過程簡單經(jīng)濟(jì)，合成的有序陣列結(jié)構(gòu)式催化劑，具有很好地水合肼電催化氧化穩(wěn)定性，性能超越目前大部分的報道，在水合肼燃料電池負(fù)極材料的應(yīng)用上具有極大的研究價值。
　　受銅納米陣列材料的啟發(fā)，鑒于鎳的高效催化活性，隨后調(diào)整一步電化學(xué)沉積方法的條件，在銅片和泡沫銅導(dǎo)電基底上分別制備出一類銅鎳合金納米陣列材料，其具備三維花瓣?duì)罴{米陣列形貌。一系列的結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)測試顯示該材料具有較大的比表面積