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金属纳米晶体电催化剂的电化学合成:原理、应用与挑战
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作者 赵路甜 郭杨格 +3 位作者 罗柳轩 闫晓晖 沈水云 章俊良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1-6,共6页
金属纳米晶体催化剂由于其独特的电子性质,在电化学能源转化反应中表现出优异的催化性能。为了提升催化剂的活性和耐久性,需要精确调控其晶体结构和形貌。然而,传统的制备方法往往需要严苛的条件,如高温、高压和特定的有机物,以控制晶... 金属纳米晶体催化剂由于其独特的电子性质,在电化学能源转化反应中表现出优异的催化性能。为了提升催化剂的活性和耐久性,需要精确调控其晶体结构和形貌。然而,传统的制备方法往往需要严苛的条件,如高温、高压和特定的有机物,以控制晶体的生成和生长过程。这限制了能够合成的金属基催化剂的种类,并导致清洗复杂和有机物残留的问题。电化学方法通过电化学响应获取体系过程信息,并可以通过调控参数来调节晶体的生长。特别是非水体系的电化学方法为活泼的过渡金属催化剂提供了可行的途径。然而,电化学方法自身对体系变化的敏感性使得从小面积电极制备催化剂扩展到电极级别的催化层制备面临挑战。这涉及许多机理和方法上的变化,对相关研究提出了较大的挑战。本文基于晶体生长机理,探讨了电化学制备金属晶体的可行性,并综述了电化学沉积制备纳米级金属电催化剂的研究。最后,对电化学制备纳米级金属晶体催化剂面临的挑战进行了分析,并提出了实现更广泛应用的建议。通过电化学方法制备金属纳米晶体催化剂在提高制备的可控性、减少有机物残留等方面具有潜在的优势,但也需要克服相关技术和方法上的难题,以实现其在能源转化等领域的应用。 展开更多
关键词 电化学能量转化反应 纳米金属电催化剂 高催化性能 电化学合成 晶体生长机理
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镀锌层三价铬彩色钝化工艺的研究 被引量:8
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作者 张景双 沈水云 +2 位作者 杨国强 屠振密 李宁 《电镀与环保》 CAS CSCD 2007年第2期28-31,共4页
通过探索试验、正交试验、单因素试验等方法研制了一种新型三价铬彩色钝化工艺。该工艺操作简单,安全可靠。并对彩色钝化膜进行了Tafel曲线测试、阻抗测试、腐蚀电流试验和中性盐雾试验。结果表明,彩虹色钝化膜具有良好的耐蚀性,96 h中... 通过探索试验、正交试验、单因素试验等方法研制了一种新型三价铬彩色钝化工艺。该工艺操作简单,安全可靠。并对彩色钝化膜进行了Tafel曲线测试、阻抗测试、腐蚀电流试验和中性盐雾试验。结果表明,彩虹色钝化膜具有良好的耐蚀性,96 h中性盐雾试验没有出现白锈。 展开更多
关键词 三价铬 彩虹色钝化 电化学测试 耐蚀性 封闭
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车用燃料电池电堆关键技术研究现状 被引量:6
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作者 章俊良 程明 +5 位作者 罗夏爽 李慧媛 罗柳轩 程晓静 闫晓晖 沈水云 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-28,共28页
“双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)引发了众多关注。膜电极(MEA)和双极板(BPP)是PEMFC电堆的两大核心部件,决定... “双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)引发了众多关注。膜电极(MEA)和双极板(BPP)是PEMFC电堆的两大核心部件,决定了电堆的性能和成本。水热管理和低温启动技术对于电堆性能的实现和实际应用的推广也起到了至关重要的作用。本文全面深入地阐述了车用PEMFC膜电极、双极板、水热管理、低温启动等技术对电堆性能、寿命和成本的影响规律,进一步指出各项技术的发展趋势。除此之外,车用燃料电池的商业化应用短期将围绕公共交通以及重型商用车等大型车辆开展,而乘用车对电堆的功率密度和成本提出了更高的要求。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 膜电极(MEA) 双极板(BPP) 水热管理 低温启动技术 电堆性能 电堆成本 功率密度
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电泳沉积制备氧化钇稳定的二氧化锆薄膜
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作者 王振华 孙克宁 +2 位作者 哲敏 沈水云 张乃庆 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期108-112,共5页
采用恒压电泳沉积方法在Ni-YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)阳极基体上制备YSZ电解质膜,研究了悬浮体系YSZ含量、外加电压、沉积时间对电泳过程及YSZ膜层质量的影响.结果表明,YSZ含量为20 g/L,沉积电压为10V,沉积时间5 min时,恒压电泳一次即可... 采用恒压电泳沉积方法在Ni-YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)阳极基体上制备YSZ电解质膜,研究了悬浮体系YSZ含量、外加电压、沉积时间对电泳过程及YSZ膜层质量的影响.结果表明,YSZ含量为20 g/L,沉积电压为10V,沉积时间5 min时,恒压电泳一次即可得到均匀致密的YSZ膜.膜层与基体结合紧密,厚度约为10μm. 展开更多
关键词 无机非金属材料 电泳沉积 薄膜 钇稳定的二氧化锆
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非水体系锂-空气电池研究进展 被引量:5
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作者 吴爱明 夏国锋 +5 位作者 沈水云 殷洁炜 毛亚 白清友 解晶莹 章俊良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1866-1879,共14页
锂-空气电池是目前已知具有最高能量密度的二次电池,有望成为未来电动汽车的动力电源。由于其能量密度高、环境友好以及成本较低,成为广大科研工作者研究的热点,在过去二十年间与之有关的研究已经在反应机理、电极结构、催化剂及电解液... 锂-空气电池是目前已知具有最高能量密度的二次电池,有望成为未来电动汽车的动力电源。由于其能量密度高、环境友好以及成本较低,成为广大科研工作者研究的热点,在过去二十年间与之有关的研究已经在反应机理、电极结构、催化剂及电解液等各方面都取得了很大进展,但受诸多因素限制,其实用化仍然任重道远。本文总结了近几年来非水体系锂-空气电池在反应机理、正极材料、催化剂、电解液以及锂负极等方面的最新研究进展,并在此基础上展望其未来的发展方向。 展开更多
关键词 锂-空气电池 反应机理 正极材料 锂负极 电解液
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阴极Pt负载量和背压对PEMFC性能的协同影响规律 被引量:3
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作者 孟优权 王超 +4 位作者 张卿雷 沈水云 朱凤鹃 杨宏 章俊良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1460-1466,共7页
结合静态模型计算和实验测试,从活化过电势、欧姆损失和浓差过电势三个方面量化分析了阴极Pt负载量和背压协同对质子膜燃料电池(PEMFC)性能的影响规律。考察了阴极Pt负载量为0.1、0.2、0.4 mg?cm^(-2),背压为100、150、200 k Pa条件下... 结合静态模型计算和实验测试,从活化过电势、欧姆损失和浓差过电势三个方面量化分析了阴极Pt负载量和背压协同对质子膜燃料电池(PEMFC)性能的影响规律。考察了阴极Pt负载量为0.1、0.2、0.4 mg?cm^(-2),背压为100、150、200 k Pa条件下的燃料电池性能。通过比较发现,在上述条件任意组合下,随着电流密度增加,活化过电势、欧姆损失和浓差过电势逐渐加大,直接影响燃料电池性能;但在相同背压条件下,随着电流密度增加,低Pt负载量时的浓差过电势比高Pt负载量时增加得更快;同时发现,背压增加对提高燃料电池的性能有帮助,但背压增加对低Pt负载量比对高Pt负载量效果更明显。因此对于低Pt燃料电池,应适当提高运行背压以优化其性能。本文对上述实验结果的产生机理进行了探讨,并期望该结果能对低Pt/超低Pt燃料电池的设计及性能优化提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 阴极Pt负载量 背压 极化曲线 过电势
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基于血红素衍生的中空非贵金属催化剂氧还原反应电催化活性 被引量:3
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作者 李琳 沈水云 +1 位作者 魏光华 章俊良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第3期88-95,共8页
血红素作为一种天然金属大环化合物常被用于制备非贵金属电催化剂用于燃料电池阴极的氧还原反应,但是其电催化活性仍有待提升。本文以氯化钠作为模板设计合成了一种中空的铁基非贵金属电催化剂Hemin-HD(Hemin hollow derivative),在碱... 血红素作为一种天然金属大环化合物常被用于制备非贵金属电催化剂用于燃料电池阴极的氧还原反应,但是其电催化活性仍有待提升。本文以氯化钠作为模板设计合成了一种中空的铁基非贵金属电催化剂Hemin-HD(Hemin hollow derivative),在碱性介质中该催化剂可以高效地催化氧还原反应。结合透射电镜、X射线衍射、比表面积分析和X射线光电子能谱等物理化学表征可知,与无模板制备的电催化剂Hemin-D(Hemin derivative)相比,Hemin-HD电催化剂比表面积提升了6.5倍,孔容积增加了3.8倍。这主要是由于该电催化剂中空结构的设计使得催化活性位可以同时分散在内表面和外表面,比表面积的增加加强了活性位点的暴露,提高了活性位点密度。此外,Hemin-HD电催化剂中的孔道结构可以有效地改善氧气传质速率,加强活性位点与反应物之间的接触,从而有效提高催化剂的氧还原活性。 展开更多
关键词 氧还原反应 非贵金属催化剂 血红素 氯化钠模板 中空
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Pt-Cu合金纳米枝晶的合成及其氧还原催化性能(英文) 被引量:1
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作者 罗柳轩 魏光华 +4 位作者 沈水云 朱凤鹃 柯长春 闫晓晖 章俊良 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期733-739,共7页
纳米材料的结构和化学成分对其催化性能的显著影响已经得到验证.因此,本文通过一种简易的蚀刻方法,合成出具有均匀合金结构且尺寸和形貌均一的Pt-Cu纳米枝晶(NDs)作为高效氧还原(ORR)催化剂.其树枝状形貌的形成得益于由Br-/O2氧化蚀刻... 纳米材料的结构和化学成分对其催化性能的显著影响已经得到验证.因此,本文通过一种简易的蚀刻方法,合成出具有均匀合金结构且尺寸和形貌均一的Pt-Cu纳米枝晶(NDs)作为高效氧还原(ORR)催化剂.其树枝状形貌的形成得益于由Br-/O2氧化蚀刻剂引起的蚀刻效应.通过改变Pt/Cu前驱体的比例可以容易地调节Pt-Cu NDs的Pt/Cu原子比,而不会使其树枝状形貌发生改变.活性最高的碳载Pt1Cu1NDs(Pt1Cu1NDs/C)的面积比活性为1.17 mA·cm-2@0.9V(vs.RHE),约为商业Pt/C的5.32倍.此外,Pt1Cu1NDs/C还具有卓越的电化学耐久性,即使在经过加速衰减实验的12000个电势循环后仍保持其优异的ORR催化活性.Pt1Cu1NDs/C优异的ORR催化活性和电化学耐久性得益于由其合金结构和枝晶形貌产生的电子效应和结构效应. 展开更多
关键词 合金 电催化剂 纳米枝晶 氧还原
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单原子层Pd壳的Pt_3Ni纳米立方体的甲酸氧化性能(英文) 被引量:1
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作者 罗柳轩 沈水云 +1 位作者 朱凤鹃 章俊良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第1期337-342,共6页
通过一种结合了CO辅助合成Pt_3Ni纳米立方粒子和单原子层Cu壳欠电位沉积再置换为Pd的方法,成功制备出了具有单原子层Pd壳和Pt_3Ni纳米立方粒子核结构的Pt_3Ni@Pd/C催化剂。电感耦合等离子体元素分析、X射线衍射和透射电子显微镜法被用... 通过一种结合了CO辅助合成Pt_3Ni纳米立方粒子和单原子层Cu壳欠电位沉积再置换为Pd的方法,成功制备出了具有单原子层Pd壳和Pt_3Ni纳米立方粒子核结构的Pt_3Ni@Pd/C催化剂。电感耦合等离子体元素分析、X射线衍射和透射电子显微镜法被用于研究表征此种Pt_3Ni@Pd/C催化剂,结果显示大部分Pt_3Ni纳米粒子的表面都由{100}族的晶面所构成。而且在这些{100}族的晶面上,单原子层Pd壳通过电沉积的外延生长,也获得了{100}族的晶面。本文进一步对Pt_3Ni@Pd/C作为甲酸氧化电催化剂的性能进行了研究,并与商业Pd/C和原Pt_3Ni/C催化剂进行了比较。结果显示,由于Pt_3Ni@Pd/C的单原子层Pd壳的结构和所暴露出的Pd{100}族的晶面,Pt_3Ni@Pd/C催化剂具有优异的甲酸氧化电催化性能。与原Pt_3Ni/C催化剂相比较,Pt_3Ni@Pd/C催化剂的贵金属质量比活性提高到了7.5倍。此外,与商业Pd/C催化剂相比,Pt_3Ni@Pd/C催化剂的比表面活性和Pd质量比活性也分别提高到了2.5和8.3倍。 展开更多
关键词 电催化剂 甲酸氧化 单原子层Pd壳 立方体结构 核壳结构
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Pt/C改性的质子交换膜在燃料电池中的应用
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作者 崔智 王超 +2 位作者 沈水云 蒋峰景 章俊良 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期273-278,共6页
氢氧燃料电池的性能与质子交换膜的性能密切相关.在燃料电池运行过程中,反应生成的水和加湿气体所含水的扩散渗透与膜内质子拖拽共同作用实现膜中水的平衡,影响膜的欧姆电阻,进而影响电池性能.本文通过掺杂Pt/C对质子膜进行改性,并测试... 氢氧燃料电池的性能与质子交换膜的性能密切相关.在燃料电池运行过程中,反应生成的水和加湿气体所含水的扩散渗透与膜内质子拖拽共同作用实现膜中水的平衡,影响膜的欧姆电阻,进而影响电池性能.本文通过掺杂Pt/C对质子膜进行改性,并测试了改性膜的交流阻抗、吸水特性等物理性质和单电池性能及高频阻抗,说明由膜中的Pt/C催化剂原位催化渗透到膜中的氢气和氧气反应生成水,改善了电池低湿度运行时膜的含水率,从而降低膜电阻,提升电池性能. 展开更多
关键词 质子交换膜 燃料电池性能 相对湿度 高频阻抗
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一体式再生燃料电池的性能衰减研究 被引量:3
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作者 李平安 邱殿凯 +1 位作者 沈水云 彭林法 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第6期749-752,796,共5页
一体式再生燃料电池(URFC)的性能衰减问题是阻碍其应用的瓶颈,有必要探明其衰减机理。通过发电-电解模式循环实验对URFC进行了耐久性测试,通过电化学阻抗谱和微观物理表征方法分析了URFC性能衰减的原因。分析发现:电解模式下URFC性能衰... 一体式再生燃料电池(URFC)的性能衰减问题是阻碍其应用的瓶颈,有必要探明其衰减机理。通过发电-电解模式循环实验对URFC进行了耐久性测试,通过电化学阻抗谱和微观物理表征方法分析了URFC性能衰减的原因。分析发现:电解模式下URFC性能衰减更加显著,电化学阻抗谱测试结果表明电池性能的衰减主要源于电荷转移阻抗的增大,占电池总阻抗增大的85%以上。膜电极元素观测结果表明:催化剂Ir和Pt元素的相对质量分数分别减少了24.46%和7.66%,进一步证实了Ir和Pt元素的溶解和团聚造成催化层活性降低是导致URFC性能衰减的主要原因。这为揭示URFC衰减机制提供了研究基础,并对减缓URFC性能衰减提供指导。 展开更多
关键词 一体式再生燃料电池 循环实验 电化学阻抗谱 性能衰减
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氢燃料电池阳极抗一氧化碳毒化催化剂的研究进展与展望
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作者 吴钊颖 罗夏爽 +3 位作者 罗柳轩 郭杨格 沈水云 章俊良 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期567-583,共17页
氢燃料电池阳极侧通常使用铂(Pt)催化氢氧化反应(HOR),然而当前供应氢燃料电池的工业产氢气中通常含有少量的一氧化碳(CO)杂质,因此将导致Pt催化剂活性因CO中毒而降低.如何提升阳极催化剂的抗CO毒化能力是HOR研究领域的重要课题.本文介... 氢燃料电池阳极侧通常使用铂(Pt)催化氢氧化反应(HOR),然而当前供应氢燃料电池的工业产氢气中通常含有少量的一氧化碳(CO)杂质,因此将导致Pt催化剂活性因CO中毒而降低.如何提升阳极催化剂的抗CO毒化能力是HOR研究领域的重要课题.本文介绍了抗CO毒化的Pt基催化剂的研究现状,总结了过渡金属及氧化物掺杂、催化剂表面修饰和载体调控及选择等合成策略,汇总了其他铂族金属催化剂与非贵金属催化剂的抗CO毒化研究进展,并对未来的抗CO毒化阳极HOR催化剂发展方向作出了展望. 展开更多
关键词 氢燃料电池 阳极反应 氢氧化反应 抗CO毒化 电催化剂
原文传递
MoS2-rGO hybrid architecture as durable support for cathode catalyst in proton exchange membrane fuel cells 被引量:5
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作者 Muhammad Tuoqeer Anwar Xiaohui Yan +6 位作者 Muhammad Rehman Asghar Naveed Husnain Shuiyun Shen Liuxuan Luo Xiaojing Cheng Guanghua Wei Junliang Zhang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1160-1167,共8页
Carbon black is utilized as a conventional electrocatalyst support material for proton exchange membrane fuel cells. However, this support is prone to corrosion under oxidative and harsh environments, thus limiting th... Carbon black is utilized as a conventional electrocatalyst support material for proton exchange membrane fuel cells. However, this support is prone to corrosion under oxidative and harsh environments, thus limiting the durability of the fuel cells. Meanwhile, carbon corrosion would also weaken the linkage between Pt and the support material, which causes Pt agglomeration, and consequently, deterioration of the cell performance. To overcome the drawbacks of a Pt/C electrocatalyst, a hybrid support material comprising molybdenum disulfide and reduced graphene oxide is proposed and synthesized in this study to exploit the graphitic nature of graphene and the availability of the exposed edges of MoS2. TEM results show the uniform dispersion of Pt nanoparticles over the MoS2-rGO surface. Electrochemical measurements indicate higher ECSA retention and better ORR activity after 10000 potential cycles for Pt/MoS2-rGO as compared to Pt/C, demonstrating the improved durability for this hybrid support material. 展开更多
关键词 Fuel cell Hybrid catalyst support Carbon corrosion Supported catalyst Pt-based electrocatalyst
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First-principles study of catalytic activity of W-doped cobalt phosphide toward the hydrogen evolution reaction 被引量:2
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作者 Cehuang Fu Xiaohui Yan +4 位作者 Lijun Yang Shuiyun Shen Liuxuan Luo Guanghua Wei Junliang Zhang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1698-1705,共8页
In this study,we investigated the hydrogen evolution reaction(HER)on the(101)facet of pristine and W-doped CoP using the density functional theory.Two types of Co atoms are identified on the catalyst surface:the Co at... In this study,we investigated the hydrogen evolution reaction(HER)on the(101)facet of pristine and W-doped CoP using the density functional theory.Two types of Co atoms are identified on the catalyst surface:the Co atoms that present the higher d band center are marked as valid sites,whereas the others are marked as invalid sites owing to their weaker H adsorption ability.It is further revealed that W-doping can decrease the d band center of the surface Co atoms,which is beneficial for the HER;however the exposure to W weakens the desorption of H.To address the strong adsorption effect of W,the doping sites and dopant content are analyzed,and the results indicate that 8.4 wt%W doping at the invalid surface Co sites is preferred;moreover,the optimal W content increases to 16.8 wt%when W is inserted into the subsurface.The effect of W doping is weakened when the doping site is far away from the surface. 展开更多
关键词 Hydrogen Evolution Reaction Density functional theory COP DOPING
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Electrodeposited PtNi nanoparticles towards oxygen reduction reaction:A study on nucleation and growth mechanism 被引量:1
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作者 Lutian Zhao Yangge Guo +4 位作者 Cehuang Fu Liuxuan Luo Guanghua Wei Shuiyun Shen Junliang Zhang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第11期2068-2077,共10页
In this work,highly monodispersed Pt-Ni alloy nanoparticles were directly deposited on carbon substrate through a facile electrodeposition strategy in the solvent system of N,N-dimethylformamide(DMF).A series of carbo... In this work,highly monodispersed Pt-Ni alloy nanoparticles were directly deposited on carbon substrate through a facile electrodeposition strategy in the solvent system of N,N-dimethylformamide(DMF).A series of carbon supported Pt-Ni alloy electrocatalysts were synthesized under different applied electrode potentials.Among all as-obtained samples,the Pt-Ni/C electrocatalyst deposited at-1.73 V exhibits the optimal specific activity up to 1.850 mA cm^(-2)at 0.9 V vs.RHE,which is 6.85 times higher than that of the commercial Pt/C.Comprehensive physiochemical characterizations and computational evaluations via density functional theory were conducted to unveil the nucleation and growth mechanism of PtNi alloy formation.Compared to the aqueous solution,DMF solvent molecule must not be neglected in avoiding particle agglomeration and synthesis of monodispersed nanoparticles.During the alloy co-deposition process,Ni sites produced through the reduction of Ni(Ⅱ)precursor not only facilitates Pt-Ni alloy crystal nucleation but also in favor of further Pt reduction on the Ni-inserted Pt surface.As for the deposition potential,it adjusts the final particle size.This work provides a hopeful extended Pt-based catalyst layer production strategy for proton exchange membrane fuel cells and a new idea for the nucleation and growth mechanism exploration for electrodeposited Pt alloy. 展开更多
关键词 ELECTRODEPOSITION PtNi alloy nanoparticles Oxygen reduction reaction Nucleation and growth mechanism Density functional theory
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质子交换膜燃料电池超低铂化过程中物质传输的分析与展望 被引量:3
16
作者 程晓静 沈水云 +2 位作者 王超 闫晓晖 章俊良 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第33期4240-4255,共16页
居高不下的成本已成为车用质子交换膜燃料电池商业化的最大阻碍.其中,用于阴极氧还原反应的Pt基贵金属催化剂的成本占比最高,降低Pt用量是控制燃料电池成本的关键.然而,一方面,Pt载量的降低会引起阴极氧气传质阻力明显加大,包括催化层... 居高不下的成本已成为车用质子交换膜燃料电池商业化的最大阻碍.其中,用于阴极氧还原反应的Pt基贵金属催化剂的成本占比最高,降低Pt用量是控制燃料电池成本的关键.然而,一方面,Pt载量的降低会引起阴极氧气传质阻力明显加大,包括催化层纳米孔道内氧气扩散引起的体相传质阻力和氧气跨越Pt表面超薄离子树脂薄膜导致的局域传质阻力,从而引起电池性能的急剧恶化.另一方面,超低Pt膜电极中的质子传导问题也会降低电池的性能.这是由于离子树脂薄膜的限域作用削弱了离子树脂内部的亲疏水相分离,减少了质子的传输通道和传递效率,造成了较大的欧姆阻抗.本文详细分析了Pt载量不断降低时,阴极催化层内的氧气体相、局域传输以及质子传导规律,及其对电池性能的影响,并针对其作用机制提出了应对策略. 展开更多
关键词 超低Pt化 阴极传质 局域传质阻力 体相传质阻力 质子传导
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低铂质子交换膜燃料电池氧还原催化剂的研究进展与展望 被引量:4
17
作者 赵路甜 程晓静 +3 位作者 罗柳轩 郑志峰 沈水云 章俊良 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期2212-2225,共14页
Pt基催化剂是氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)最有效的催化剂,然而有限的Pt资源和高Pt载量严重制约了质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs)的规模化应用.开发同时具有低Pt含量、高活性的ORR催化... Pt基催化剂是氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)最有效的催化剂,然而有限的Pt资源和高Pt载量严重制约了质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs)的规模化应用.开发同时具有低Pt含量、高活性的ORR催化剂是推动PEMFCs大规模商业化的有效途径.本文从纯Pt催化ORR的机理出发,对当前研究中具有优异性能的均匀Pt合金催化剂和核-壳结构Pt基催化剂的ORR催化机理进行了阐述,并概述了其研究进展、研究策略和制备方法.尽管目前的研究致力于对Pt基纳米颗粒的形貌、粒径、元素组成和晶面等进行精确设计和调控,并在实验室层面实现了活性和耐久性的显著提升,但是现有常用制备方法存在的问题使得其商业化生产无法取得突破进展.最后对Pt基催化剂的规模化制备提出了见解,并对其前景进行了展望. 展开更多
关键词 低铂 高性能 氧还原反应 质子交换膜燃料电池 规模化制备策略
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基于MOFs材料的非贵金属氧还原电催化剂研究进展 被引量:1
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作者 任子文 谭泽昊 +3 位作者 向思磊 陈士渠 沈水云 章俊良 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期375-388,共14页
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因具有清洁、高效、安静、功率密度高、工作温度低、启动和功率匹配快等优点在新能源汽车领域备受青睐.由于PEMFCs阴极使用高载量的铂(Pt)基催化剂,其成本一直居高不下,大大阻碍了燃料电池汽车商业化进程.开... 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因具有清洁、高效、安静、功率密度高、工作温度低、启动和功率匹配快等优点在新能源汽车领域备受青睐.由于PEMFCs阴极使用高载量的铂(Pt)基催化剂,其成本一直居高不下,大大阻碍了燃料电池汽车商业化进程.开发替代的高活性、高稳定性非贵金属催化剂被认为是终极解决方案.在众多类型的非贵金属催化剂中,碳-氮-过渡金属系列非贵金属催化剂表现出的ORR活性和寿命尤其值得关注.基于金属有机框架材料(MOFs)的非贵金属ORR电催化剂具有优异的性能而被广泛研究.本文通过介绍MOFs材料的特点与优势,综述了近年来国内外基于MOFs材料的碳-氮-过渡金属ORR电催化剂研究现状,主要包括Fe基MOFs催化剂、Co基MOFs催化剂、双金属MOFs催化剂等,并针对研究中遇到的瓶颈与挑战进行分析与展望,指出未来需要面向膜电极的活性、稳定性等进行深入研究. 展开更多
关键词 燃料电池 催化剂 氧化 金属有机框架化合物 质子交换膜
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