質(zhì)子交換膜燃料電池Pt-WO3-C催化劑的制備和性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是未來發(fā)電裝置最有前景的競爭者。電催化劑是PEMFC的核心材料之一,電催化劑的活性、穩(wěn)定性和成本是制約PEMFC發(fā)展和商業(yè)化的幾個主要因素。本論文選用過渡金屬氧化物WO3為新型載體,采用微波輔助乙二醇還原法制備了Pt/WO3-C復(fù)合載體催化劑,并研究了其制備條件、組成和結(jié)構(gòu)等因素對催化劑的活性和穩(wěn)定性的影響。
　　首先采用微波輔助加熱乙二醇還原法,通過控制反應(yīng)溶液的pH制備不同粒徑的Pt/C催化劑。

2、探討了反應(yīng)溶液的pH對Pt/C催化劑粒徑、分散性和電催化性能的影響,研究了Pt/C催化劑電化學加速老化實驗過程中以及單電極壽命測試條件下穩(wěn)定性的變化。結(jié)果表明,當調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的pH為9時,Pt粒子平均粒徑為2.80nm,在碳載體上分散均勻,其電催化活性與商業(yè)化Pt/C催化劑相當。隨著Pt顆粒粒徑的減小,Pt/C催化劑的穩(wěn)定性逐漸降低。
　　采用化學沉淀法由HCl-Na2WO4制備WO3-C復(fù)合載體,通過微波輔助乙二醇還原法制備Pt

3、/WO3-C復(fù)合載體催化劑。研究了WO3含量以及熱處理溫度對Pt/WO3-C催化劑性能的影響,采用X射線衍射、透射電子顯微鏡和能量散射光譜對Pt/WO3-C的物化結(jié)構(gòu)和組成進行了表征。結(jié)果表明,WO3的最佳含量為10wt％,N2氣氛中熱處理適宜溫度為250℃。所制備的Pt/WO3-C催化劑中WO3以單斜晶型存在,Pt顆粒的平均粒徑為2.77nm。通過循環(huán)伏安法和單體PEMFC極化曲線測試了Pt/WO3-C催化劑的電化學性能,證實了Pt與

4、WO3之間存在著協(xié)同催化作用,其與Pt/C催化劑相比催化活性和穩(wěn)定性都有明顯改善。
　　采用微波輔助乙二醇還原法合成了Pt/WO3-C催化劑,以葡萄糖為碳源對Pt/WO3-C進行原位碳包覆,探討了不同碳包覆量對催化劑電催化活性的影響。當催化活性組分Pt與葡萄糖質(zhì)量比為1:1時,制得的碳錨定的Pt/WO3-C催化劑Pt的平均粒徑為3.02nm,電化學比表面積達83.70m2/g。電化學加速老化實驗和單體PEMFC壽命測試結(jié)果表明,碳