碳納米管基直接醇類燃料電池電極研究.pdf

1、直接醇類燃料電池(DAFC)具有無污染、燃料來源廣、能量轉化率高、儲存和運輸方便等優(yōu)點，是一種綠色能源技術。有望在便攜式電源、電動機車和野外電站等方面得到應用，對解決當前世界面臨的能源短缺和環(huán)境污染這兩大難題具有重要的現實意義。但是目前阻礙DAFC發(fā)展的主要問題是醇類分子在陽極低的反應活性和醇類分子從陽極滲透到陰極影響陰極性能。并且目前DAFC的催化劑主要使用貴金屬Pt，價格昂貴。制備用量少、活性高的催化劑是降低燃料電池成本的有效途徑。

2、本文用直接生長于石墨基體上的碳納米管(CNTs)作為貴金屬催化劑的載體材料，可明顯提高催化劑的利用率。本文以解決DAFC主要的技術難題為目標，制備了幾種新型的DAFC電極材料，并對其電催化性能進行了詳細的考察。研究工作主要包括以下幾個方面： 1.用乙醇做為DAFC的燃料，并采用電位-階躍法將Pt和PtRu納米顆粒沉積到碳納米管表面，研究發(fā)現所制得的Pt/CNT/石墨和Pt-Ru/CNT/石墨電極對乙醇氧化的電催化活性要明顯高于同

3、樣條件下所制備的Pt/石墨電極。分別詳細研究了溫度、掃描速度和乙醇濃度對電極催化活性的影響。研究結果還發(fā)現Pt-Ru/CNT/石墨電極的長期循環(huán)穩(wěn)定性要明顯好于Pt/CNT/石墨電極，是一種優(yōu)良的直接乙醇燃料電池(DEFC)陽極材料。 2.首次實現了水溶液中PtCl62-離子在碳納米管表面的自發(fā)還原，研究了所制備的SR-Pt催化劑對甲醇氧化的電催化性能。研究結果表明，與其他四種通過H2還原法和電化學沉積法所制備的Pt/CNT或P

4、tRu/CNT催化劑相比，SR-Pt催化劑的抗中毒能力和長期循環(huán)穩(wěn)定性都要好得多。初步預測了PtCl62-離子在碳納米管表面的自發(fā)還原和SR-Pt催化劑優(yōu)異的電化學性能的原因。 3.首次使用普魯士藍(PB)作為防甲醇擴散的物質，制備了PB/Pt/CNT/石墨電極作為直接甲醇燃料電池(DMFC)的陰極。研究發(fā)現在0.1M甲醇+0.1M硫酸溶液中，PB的存在幾乎能完全抑制甲醇的氧化，但并不影響PB/Pt/CNT/石墨電極對氧氣還原反