質(zhì)子交換膜燃料電池鉑納米線電極研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池是一種清潔的發(fā)電裝置，其具有能量轉(zhuǎn)化效率高、功率密度高、啟動(dòng)快、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)車、通訊基站和小型可移動(dòng)電源等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，是未來能源系統(tǒng)的重要組成部分。膜電極是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心組件，而陰極反應(yīng)是膜電極中電化學(xué)反應(yīng)的限制步驟，因此提高陰極性能是燃料電池的研究重點(diǎn)。
　　本論文創(chuàng)新地用熱轉(zhuǎn)印法制備了Pt納米線梯度分布的陰極催化層，并首次提出用Pt納米顆粒誘導(dǎo)生長Pt納米線，以便加速電極制備并提高

2、 Pt利用率。實(shí)驗(yàn)用極化曲線、循環(huán)伏安曲線和電化學(xué)阻抗譜來評(píng)價(jià)電極性能。用透射電鏡、掃描電鏡、X射線能譜和X射線衍射等表征手段來分析催化層和Pt納米線的微觀結(jié)構(gòu)和形貌。
　　在以純炭粉作基體的陰極催化層中，分別研究了Pt載量、碳載量、碳基體中Nafion樹脂含量和噴涂在催化層表面的Nafion樹脂含量這四個(gè)參數(shù)對(duì)電極性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，這些參數(shù)會(huì)影響催化層中Pt納米線的分布、質(zhì)子和氣體的傳導(dǎo)等。Pt載量為0.30 mg cm-2

3、，碳載量為0.10 mg cm-2，基體中的Nafion含量為10 wt％，催化層表面噴涂的Nafion為0.10 mg cm-2時(shí)，Pt納米線電極性能最優(yōu)。其0.60 V時(shí)的電流密度為1.4 A cm-2，最高功率密度為0.93 W cm-2，比Pt載量為0.40 mg cm-2的商業(yè)GDE電極高出約7%。
　　在以Pt/C和炭粉混合作基體的催化層中，研究了基體中Pt納米顆粒含量和碳載量對(duì)電極性能的影響。Pt納米顆?？梢詾镻t晶