新型碳纤维负载直接乙醇燃料电池Pt-SnO_2阳极催化剂的性能研究

采用静电纺丝技术制备了碳纤维基纳米Pt-SnO2阳极催化剂(Pt/Sn原子比为3)。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对该催化剂进行了表征,并采用循环伏安法对其在乙醇燃料电池中的阳极催化活性进行了评价。结果表明,纳米Pt-SnO2催化剂均匀地分散在碳纤维骨架上;随着烧结温度的升高,碳纤维载体的致密度越高、导电性能越好。电催化性能测试表明,烧结温度为800℃时催化剂的峰电流密度最大,达到0.11 A/cm2,抗中毒能力也最强。单电池的发电性能表明,在一定的乙醇浓度下,1.0 mL/min进样流速具有最优的发电效率。

不同pH值对直接乙醇燃料电池Pt-SnO_2/C电催化性能的影响

采用水热法制备了高分散Pt-SnO2/C电催化剂,对制备工艺进行了最佳优化,考察了不同反应溶液pH值对电催化剂活性的影响。采用XRD、SEM、TEM、比表面积、粒度分析等手段对催化剂进行了结构表征。制备的Pt-SnO2纳米复合颗粒高度分散在活性炭载体表面,其平均粒径约4.5nm。通过循环伏安、计时电流、交流阻抗等技术测试了电极在乙醇体系中的电催化活性。结果表明,随着反应溶液pH值的增加,制备的Pt-SnO2/C催化剂可使乙醇的氧化发生在较低电位。在pH值为9、铂锡原子比为3∶1时,制备的Pt-SnO2/C复合催化剂,可以得到较高的乙醇氧化电催化活性和电化学长期稳定性,氧化峰电流密度高达104.54mA·cm-2。

Pt基直接乙醇燃料电池阳极催化剂的性能研究

采用水热法制备了高分散碳载Pt/C和Pt-SnO2/C电催化剂。采用XRD、SEM、TEM和激光粒度仪等方法对制得的纳米催化剂进行了表面微观结构分析。采用电化学工作站测试循环伏安曲线(CV)等表征Pt/C和Pt-SnO2/C纳米催化剂电催化活性。测试结果表明,Pt-SnO2/C纳米催化剂的峰电流密度(131.05 m A·cm-2)是Pt/C催化剂的峰电流密度(65.48 m A·cm-2)的2倍;Pt-SnO2/C催化的电化学表面积(108.4 m2·g-1)远高于Pt/C催化剂的电化学表面积(99.14 m2·g-1);Pt-SnO2/C纳米粒子比Pt/C纳米粒子具有更强的抗CO中毒能力和更高的电催化活性。

零维Pd基直接乙醇燃料电池催化剂的性能

以NaBH4为还原剂制备了Pd-Ru/C催化剂,研究不同Ru掺杂量对燃料电池阳极催化剂活性等的影响。利用XRD、EDS、TEM等技术表征催化剂的组成及微观结构;同时用BET等测试了催化剂的孔径和粒度分布。采用电化学工作站测试循环伏安特性来表征其电催化性能。测试结果表明,当Pd/Ru摩尔比为2∶1时,催化剂表现出最佳的抗中毒能力,电流稳定在50mA处,并且此时催化剂的电阻较小,具有较好的催化活性为207.40mA·cm-2。

不同碳源多孔碳纤维制备及其吸附性能

先用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)基高分子纤维,然后将其碳化制备出不同碳源的多孔碳纤维材料。使用X-射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热仪和N2吸脱附分析仪等手段表征了碳纤维材料的结构和性能。结果表明,PAN基碳纤维的比表面积最大(113.5 m2/g)、微孔较多,对刚果红的吸附量最大(560.2 g/kg)。根据吸附动力学模型和吸附等温线的分析结果,碳纤维对刚果红的吸附属单层吸附。结果还表明,温度越高材料的吸附速率越高但是吸附量没有明显的变化;在酸性条件下PVA基碳纤维保持较高的吸附活性,而PAN基碳纤维则与之相反;刚果红水溶液的pH值对PVP基碳纤维吸附活性的影响很小。