燃料電池中陰極氧還原反應(yīng)非貴金屬催化劑的制備與研究.pdf

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽名)：脅石雷弘J

2、甲年9月，≥日摘要燃料電池由于啟動(dòng)快、能量轉(zhuǎn)化效率高、污染很小等特點(diǎn)，在汽車動(dòng)力裝置、移動(dòng)電源以及發(fā)電廠都有比較良好的應(yīng)用前景，但由于還有很多技術(shù)瓶頸不能解決，燃料電池還不能大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。陰極氧還原反應(yīng)(ORR)由于受慢動(dòng)力學(xué)影響和貴金屬催化劑成本高、利用效率低的限制，成為制約燃料電池商業(yè)化的主要因素之一。碳負(fù)載的鉑和鉑合金催化劑是目前發(fā)現(xiàn)的最好的氧還原電催化劑，但金屬鉑儲(chǔ)量少，價(jià)格昂貴。另外，對(duì)于醇類燃料，金屬鉑催化劑容易被氧化，

3、從而降低電池的電位，犧牲電池的性能，而且在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的CO容易毒化貴金屬催化劑，使催化劑失活，降低電池的性能。因此，目前的研究熱點(diǎn)之一是活性高、穩(wěn)定性好的非貴金屬催化劑。聚吡咯類過(guò)渡金屬催化劑，因其價(jià)格低廉，氧還原活性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，被認(rèn)為是最有希望取代鉑的低溫燃料電池ORR催化劑之一。本論文以鈷鹽為金屬前軀體、炭黑BP2000為碳源／載體、聚吡咯(PPy)為碳氮源、對(duì)甲基苯磺酸(TsOH)為摻雜劑、乙二胺(ZO)為螯合劑制備了催化劑

4、PPyTsOHC／Co—ED，在酸性和堿性電解液中，考察了炭黑的預(yù)處理、摻雜劑及螯合劑、酸洗及二次煅燒、不同煅燒溫度及不同鈷含量等因素對(duì)催化劑活性的影響，并對(duì)催化劑的制備工藝進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，探討了活性中心。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，炭黑在濃硝酸中預(yù)處理能顯著提高催化劑活性，同時(shí)加入摻雜劑TsOH和螯合劑ED，有助于催化劑活性的提高。酸洗和二次煅燒對(duì)催化活性有重要影響。通過(guò)對(duì)不同煅燒溫度，不同Co負(fù)載量的催化劑進(jìn)行分析表征，認(rèn)為900℃、10％C