直接甲醇燃料電池陽極Pt基催化劑的研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel cell：DMFC)由于具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；運行溫度低，啟動快；比能量密度高；來源豐富、價格低廉、易儲存和運輸?shù)葍?yōu)點而受到人們的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是理想的可移動的小型化電源。目前直接甲醇燃料電池的陽極催化劑仍以貴金屬Pt為主，因Pt資源匱乏，價格昂貴，難以推廣；同時甲醇在催化劑表面氧化的過程中會形成易于吸附的中間產(chǎn)物CO，致使催化劑中毒使活性降低。因此如何提高陽極Pt基催化劑的催化

2、活性和利用率是目前亟待解決的問題。為此，本文從形貌控制合成和摻雜助催化的CeO2兩個方面來提高Pt催化劑的催化活性和穩(wěn)定性，以期實現(xiàn)Pt基催化劑在直接甲醇燃料電池中的高利用率，從而為加速直接甲醇燃料電池的商業(yè)化進(jìn)程起到理論指導(dǎo)作用及奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 本文選用有機(jī)小分子丙烯酸鈉、草酰胺作為穩(wěn)定劑，采用膠體法合成不同形貌的鉑納米晶。研究了前驅(qū)體的水解老化程度、前驅(qū)體與穩(wěn)定劑配比、溶液pH、前驅(qū)體濃度、氫氣還原時間、反應(yīng)溫度等條件

3、對鉑納米晶形貌及電催化活性的影響。結(jié)果表明，草酰胺作為穩(wěn)定劑制備的鉑納米晶催化活性高于丙烯酸鈉，最佳制備工藝如下：前驅(qū)體與草酰胺的配比為1:20,pH5.0,氫氣還原時間為5min，前驅(qū)體濃度為2×10-4mol/L，溫度為25℃。
　　 探討了Pt納米晶在空氣中和高電位下的穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納米晶在空氣中放置3個月后，形貌變化不大，但對甲醇的催化活性顯著降低；在0.05V～1.2V的高電位下循環(huán)掃描100次，循環(huán)伏安(CV)曲

4、線發(fā)生明顯變化；推測應(yīng)是晶體表面原子排列方式發(fā)生變化，易毒化(100)面逐漸轉(zhuǎn)化成(110)面，使甲醇的催化活性增加。
　　 采用水熱法合成納米CeO2，考察了反應(yīng)溫度、時間以及尿素與六水硝酸鈰的配比對納米CeO2助催化效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)時間和配比一定時，反應(yīng)溫度越高，得到的納米CeO2的粒徑越?。环磻?yīng)溫度150℃，反應(yīng)時間12h，沉淀劑與硝酸鈰的配比為4:1時，合成的CeO2的助催化效果最好。
　　 選用助催