直接甲醇燃料電池陽(yáng)極催化劑的性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，燃料易于獲取與添加，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在小型可移動(dòng)電源和微型電源方面具有廣闊的應(yīng)用前景。陽(yáng)極催化劑的性能是制約直接甲醇燃料電池商業(yè)化的瓶頸之一。目前，最高效的甲醇陽(yáng)極電催化劑還是鉑基催化劑，通過(guò)添加其它組分來(lái)降低鉑金屬被甲醇氧化中間產(chǎn)物毒化是制備高性能催化劑最重要的途徑。 本研究發(fā)明了一種新型的甲醇電催化助催劑，并考察了其對(duì)鉑金屬電催化甲醇的助催性能。采用溶膠-凝膠法，利用低價(jià)態(tài)離子對(duì)高價(jià)

2、態(tài)離子的取代在氧化物晶格中產(chǎn)生氧空穴。制備了鐵摻雜的氧化鋯和鍶摻雜的氧化鈰，測(cè)試表明摻雜后氧化物的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，說(shuō)明取代離子能夠摻雜進(jìn)氧化物晶格。采用乙二醇還原法制備了摻雜氧化物助催的鉑基催化劑。在水溶液體系中，利用循環(huán)伏安、計(jì)電電流、計(jì)時(shí)電位和交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試方法考察了催化劑的甲醇電催化性能。結(jié)果表明，兩種氧化物的引入都使甲醇的起始氧化電位以及正負(fù)掃氧化峰值電位發(fā)生負(fù)移。對(duì)于添加氧化鋯的催化劑來(lái)說(shuō)，氧化鋯的引入對(duì)鉑顆粒的分散效

3、果不明顯，但是在氧化鋯中摻雜鐵離子可以明顯提高催化劑的性能。另外，氧化鋯中鐵的摻雜濃度以及氧化鋯與鉑的比例對(duì)催化劑性能都有影響，摻雜濃度及氧化鋯與鉑的比例均存在一個(gè)最佳值，從而得到催化劑的最優(yōu)成份比例。相較而言，氧化鈰對(duì)鉑顆粒的分散效果明顯，但是鉑顆粒的分散與催化劑的性能關(guān)系不大。在氧化鈰中摻雜鍶離子同樣可以提高催化劑的性能，并且鍶的摻雜濃度以及氧化鈰與鉑金屬的比例同樣存在一個(gè)最優(yōu)值。此外，比較得知氧化鈰的助催作用比氧化鋯更強(qiáng)。利用單電