原位法制備質(zhì)子交換膜燃料電池用Pt-MWNTs和PtCo-C電極的研究.pdf

1、本文對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的工作原理和研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并介紹質(zhì)子交換膜燃料電池用陰極的制備方法；研究了原位離子交換法制備電極工藝中功能化處理過(guò)程對(duì)電極性能的影響，同時(shí)改進(jìn)了Pt的沉積工藝；探索了原位法制備PtCo合金電極的工藝。
　　制備多壁納米碳管（MWNTs）氣體擴(kuò)散電極，采用電化學(xué)氧化、硝酸氧化和雙氧化方法進(jìn)行功能化處理。通過(guò)X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）對(duì)功能化處理前后MWNTs表面成分進(jìn)行分析，能譜（EDAX

2、）和電鏡（TEM）表征Pt納米顆粒，電化學(xué)循環(huán)伏安曲線(xiàn)（CV）和極化曲線(xiàn)來(lái)表征電極性能。與其它功能化方法相比，經(jīng)過(guò)雙氧化處理后的電極表面含氧基團(tuán)最多，羧基官能團(tuán)的含量最高。原位離子交換法可以成功實(shí)現(xiàn)Pt納米顆粒在MWNTs電極上沉積，Pt在MWNTs分散均勻，粒徑在4.0nm左右，先由電化學(xué)氧化后經(jīng)濃硝酸氧化處理后制備的Pt/MWNTs電極（EC2）上Pt載量最多（16.4mass％）。電化學(xué)測(cè)試表明：EC2電極的電化學(xué)活性面積最大，對(duì)

3、氧還原反應(yīng)的活性最高。原因是該處理方法在MWNTs表面產(chǎn)生了最多處于電化學(xué)活性位的羧基官能團(tuán)，通過(guò)離子交換后沉積上的Pt最多。
　　通過(guò)原位離子交換法制備了Pt/C電極，并對(duì)Pt的沉積工藝進(jìn)行改進(jìn)。采用電化學(xué)還原法在碳黑載體上沉積Pt，與氫氣還原相比，兩者制備的Pt/C電極電化學(xué)面積接近，催化劑粒徑相當(dāng)。電化學(xué)還原方法的優(yōu)點(diǎn)是效率高，成本低，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)。
　　采用離子交換和電沉積相結(jié)合的方法制備了Pt-skin結(jié)構(gòu)的P