磷掺杂对碳载铂催化剂氧还原催化性能的影响

为探索合成具有高催化活性和稳定性的质子交换膜燃料电池的新型低铂催化剂,本工作使用改进的浸渍还原法,成功制备了磷掺杂改性的碳载铂催化剂(P_(x)-Pt/C)。通过对系列P_(x)-Pt/C的电化学性能测试,发现磷掺杂能够提升Pt/C的氧还原反应催化性能,其中P_(1.5)-Pt/C的质量活性是商业催化剂JM20Pt/C的1.6倍。在10000圈的加速老化测试后,P_(1.5)-Pt/C电化学活性面积增加2.92%,质量活性衰减43.87%;而JM20Pt/C的电化学活性面积减少33.70%,质量活性衰减53.33%。可以看出,磷掺杂有利于提升Pt/C催化剂氧还原反应的催化活性和稳定性。

高性能质子交换膜燃料电池膜电极研究进展及设计策略

质子交换膜燃料电池具有绿色、可持续、功率高等优点,是解决环境与能源问题的一个重要途径.膜电极是其核心部位,是反应时电子、质子、反应气体和产物水等多相物质传递及电化学反应的重要场所.设计和制备具有高活性和高耐久性的膜电极对提高质子交换膜燃料电池的性能、降低制造成本至关重要.因此,从催化剂本征活性提高、催化剂层结构设计和气体扩散层/催化剂层/质子交换膜界面结构设计3个方面总结了提升膜电极性能的相关方法,并对其未来的相关研究和发展做了述评及展望.

不同纳米结构SiC的光催化性能研究

以生物质碳为碳源,以SiO2和Si混合粉体为硅源,通过控制碳热还原合成的工艺条件分别合成了SiC微球、SiC/SiO2纳米串珠和SiC纳米线等.借助XRD、SEM及TEM等测试手段分析了三种纳米结构SiC材料的相组成及微观结构,并采用可见光催化分解亚甲基蓝溶液评估了三种纳米结构SiC材料的光催化性能.研究结果表明：SiC微球由SiC纳米颗粒组成、SiC/SiO2纳米串珠由SiC纳米线作为芯轴,非晶SiO2包覆在SiC纳米线外形成周期性的串珠结构;三种纳米结构SiC材料在300~800nm的可见光范围内均有较强的吸收能力.SiC/SiO2纳米串珠的表层SiO2可以有效分离光生电子-空穴,且SiO2层表面富集的羟基自由基更有利于光催化降解有机物的发生,提高了其催化效率,故SiC/SiO2纳米串珠较SiC微球和SiC纳米线具有更好的可见光催化能力.

C/C-ZrC复合材料抗烧蚀性能研究

本文采用微波水热技术在碳纤维预制体中原位合成ZrO2,经热梯度化学气相渗透致密化和高温石墨化处理,制备了C/C-ZrC复合材料.利用氧乙炔焰测试C/C-ZrC复合材料的抗烧蚀性能,研究了ZrC含量对复合材料抗烧蚀性能的影响规律;借助XRD、SEM等测试手段分析复合材料烧蚀前后的物相及微观结构.研究结果表明:C/C复合材料内的ZrO2经碳热还原反应后转变为亚微米级ZrC颗粒,可弥散分布在基体碳中.当ZrC含量为7.33wt%时,复合材料呈现出最低的烧蚀率,相比C/C复合材料,线烧蚀率和质量烧蚀率分别降低了27.1%和37.9%.当ZrC含量为8.92wt%时,复合材料中裂纹的增加是烧蚀性能降低的主要原因.裂纹不仅提供了氧扩散通道加速碳的氧化,而且裂纹的增加降低了复合材料的导热系数,使复合材料在烧蚀过程具有较高的表面温度以加速复合材料的烧蚀.