調制脈沖電沉積法制備質子交換膜燃料電池催化電極.pdf

1、燃料電池技術經過近年來的快速發(fā)展已經具備商業(yè)化的可能性,尤其質子交換膜燃料電池(PEMFC)具有高能量密度、運行溫度低和穩(wěn)定性能較好等優(yōu)點,在移動設備、電動車(EV)、分布式電站等領域有廣泛的應用前景。但是,由于PEMFC還面臨著催化劑價格昂貴、利用率低和其他的一些技術問題,阻礙了商業(yè)化的進程。目前,減少PEMFC中Pt催化劑的負載量提高利用率已經成為該領域重要的研究方向。本文通過在Nafion粘接的無負載多孔電極(UCE)上采用調制脈

2、沖電沉積的方法制備PEMFC催化電極,初步的結果顯示:UCE的親水性、多孔性和電子傳導能力都將影響到Pt催化劑的沉積,通過改變親水層中Nafion所占比例及碳粉的負載量能使UCE的各項性能得到優(yōu)化,Nafion和碳粉的適宜比例在1∶30左右,碳粉的負載量應控制在0.6mg/cm2以內。多孔電極內雙電層充放電引起的電容效應會對電沉積造成嚴重的影響,峰值電流密度在控制鍍層的分散度、形狀和尺寸等方面具有重要作用。周期換向脈沖電沉積的方法可以對

3、電沉積過程中的析氫現象起到有效地抑制作用。在Ton為300μs、Toff為1200μs,峰值電流密度100mA/cm2下電沉積120s制得的電極,Pt的晶?？梢赃_到5-8nm。相反,如果峰值電流密度偏離100mA/cm2太遠,則電沉積過程中生成的晶粒尺寸將可能達到100nm以上。因為,峰值電流密度太小,晶體的生長速率將大于晶核的生成速率,電極上就會有較大粒徑的Pt晶粒生成。而峰值電流密度太大時,多余的電流會導致劇烈的析氫反應,大量的H2