直接甲酸燃料电池Pt基催化剂抗CO毒化的研究进展

直接甲酸燃料电池(DFAFCs)由于其具有较高的功率密度、能量效率和环境友好等优点被认为是目前最有前途的能量转换装置之一。作为膜电极的关键组分,铂(Pt)基纳米材料因其具有较好的催化活性受到广泛的关注。然而,局限于Pt的成本高昂、易被中间产物毒化等关键问题,研究新型高活性、高抗毒化能力的Pt基催化剂是当前DFAFCs商业化发展需要研究的热点问题之一。首先,本文阐述甲酸氧化产生中间产物CO以及Pt被CO毒化的机理;其次,我们整理近年来研究者们对Pt基催化剂CO耐受性的研究进展,其主要内容包括单原子、合金和异质结构等催化剂的设计合成及其对催化活性以及抗毒性的影响;最后,我们对直接甲酸燃料Pt基催化剂未来的发展方向提出了展望。

直接甲酸燃料电池Pd阳极催化剂及其电催化稳定性

直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Pd阳极催化剂对甲酸氧化具有很好的电催化活性,但电催化稳定性较差,因此,对Pd催化剂电催化活性和稳定性的影响原因和机理的研究已经成为DFAFC阳极催化剂的研究重点,本文综述了DFAFC中Pd催化剂和Pd基复合催化剂的研究和发展概况.主要介绍了Pd催化剂的优缺点、稳定性及提高稳定性的方法和机理等,为Pd催化剂和Pd基复合催化剂的实际应用奠定基础.

Pt/Au原子比对活性炭负载Au-Pt直接甲酸燃料电池阴极催化剂性能的影响

制备了不同Pt/Au原子比的活性炭负载Au-Pt催化剂(Au-Pt/C),研究了Au/Pt原子比对Au-Pt/C催化剂氧还原电催化性能和抗甲酸性能的影响。结果表明,与Au/C催化剂相比,Au-Pt/C具有更好的电催化性能。当Pt/Au原子比从0/50增加到2/48时,Au-Pt/C催化剂表现出良好的氧还原电催化性能和抗甲酸性能;但是当Pt/Au原子比增加到3/47时,该催化剂的抗甲酸性能有所下降。Pt/Au原子比为2/48的Au-Pt/C可以用作直接甲酸燃料电池(DFAFC)的阴极催化剂。

直接甲酸燃料电池用碳载铁卟啉-Au复合阴极催化剂的性能

研究了用于直接甲酸燃料电池(DFAFC)的碳载铁卟啉(FeTPP/C)、金复合阴极催化剂(FeTPP-Au/C)对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力。结果表明,FeTPP-Au/C催化剂对氧气还原反应的电催化活性要远优于碳载铁卟啉(FeTPP/C)和碳载Au(Au/C)催化剂。而且,FeTPP-Au/C催化剂对甲酸氧化没有催化活性,因此,FeTPP-Au/C催化剂也有很好的抗甲酸能力。所以,FeTPP-Au/C催化剂适合作为DFAFC的阴极催化剂。

直接甲酸燃料电池炭载Pd阳极催化剂的稳定性

用X射线衍射和电化学方法研究了在甲酸溶液中浸泡一段时间后的Pd/C催化剂的结构和电催化性能,发现在甲酸溶液中浸泡15 d后,Pd/C催化剂中Pd粒子的相对结晶度由1.73增加到3.34,平均粒径由4.4 nm降低到1.8 nm,对甲酸氧化的电催化活性和稳定性降低,甲酸氧化的峰电流密度由9.3 mA/cm2降低到6.7 mA/cm2.这可能是由Pd/C催化剂中的Pd在甲酸中会有一定的溶解和Pd/C催化剂能催化分解甲酸引起的.

有机溶胶法制备直接甲酸燃料电池用Pd/C阳极催化剂

采用改进的有机溶胶法制备了用于直接甲酸燃料电池(DFAFC)中甲酸氧化的炭载Pd(Pd/C)催化剂。制备Pd/C催化剂时,以乙醇作溶剂,SnCl2作还原剂。控制溶剂的蒸发温度就能控制Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度。溶剂蒸发温度与Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度不成正比关系。在选择合适的溶剂蒸发温度时,能制得Pd粒子的平均粒径至6.5 nm和相对结晶度至2.85的Pd/C催化剂。比较了具有不同Pd粒子的平均粒径和相对结晶度的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化性能。结果发现,Pd粒子的平均粒径小和相对结晶度低的Pd/C催化剂对甲酸氧化有好的电催化性能。

直接甲酸燃料电池的优越性

分析比较了质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池的特点及存在的问题,讨论了直接甲酸燃料电池的优越性,指出直接甲酸燃料电池具有很大的研究空间;若能解决其存在的一些问题,将会使我国直接甲酸燃料电池的研究处于领先地位。

直接甲酸燃料电池的研究进展

从甲酸的特性和直接甲酸燃料电池(DFAFC)的优势出发,介绍了DFAFC的研究进展。分析了膜电极组件(MEA)中的关键材料,电催化剂和质子交换膜等对DFAFC性能的影响。总结了单体电池性能下降的原因,并讨论了DFAFC目前存在的问题。

活性炭载Au-Ru合金作为直接甲酸燃料电池阴极催化剂的研究

研究了活性炭载Au-Ru合金催化剂对氧气还原的电催化性能和抗甲酸性能。通过X射线衍射(XRD)发现原子比为1∶1的Au-Ru/C催化剂中Au与Ru形成合金。通过电化学线性扫描(LSV)测试表明该Au-Ru/C催化剂对氧气还原的电催化性能优于Au/C,Ru/C催化剂,并且发现Au-Ru/C催化剂有很好的抗甲酸性能,可以作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)的阴极催化剂。

直接甲酸燃料电池铂合金阳极催化材料研究进展

直接甲酸燃料电池(DFAFC)具有高效节能、绿色环保、商业化潜力巨大的特点,是一种重要的新能源技术。阳极催化材料则是影响DFAFC性能的关键因素之一。简述了DFAFC常用的合金阳极催化材料的改性特点和作用机制,重点对Pt合金催化材料和催化材料计算方法进行分析,并对DFAFC的发展趋势做出了展望。

甲酸燃料电池中Pd催化剂失活机理研究进展

催化剂是影响燃料电池性能及其产业化进程的关键技术之一。本文在简要介绍直接甲酸燃料电池电催化反应的基础上综述了其阳极Pd催化剂的失活机制的研究进展。

直接甲酸燃料电池阳极催化剂的研究进展

介绍了直接甲酸燃料电池(DFAFC)阳极电催化机理,以及Pt基、Pd基附载型和非附载型阳极催化剂的发展状况,分析了金属合金d-带能级移动和金属表面偏析对直接甲酸燃料电池催化活性的影响,对筛选阳极催化剂合金材料具有一定的指导作用.

直接甲酸燃料电池中碳载Ir催化剂对氧还原的电催化性能

文章比较了XC-72活性碳载Ir(Ir/C)、载Au(Au/C)和载Pt(Pt/C)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力,发现Ir/C催化剂对氧还原的电催化性能要差于Pt/C催化剂,但Pt/C催化剂的抗甲酸能力很差.Ir/C和Au/C催化剂都有很好的抗甲酸的能力,但Ir/C催化剂对氧还原的电催化性能要远好于Au/C催化剂.因此I,r/C催化剂适用于作直接甲酸燃料电池(DFAFC)中的阴极催化剂.

直接甲酸燃料电池阴极催化剂的研究进展

甲酸燃料(DFAFC)电池比甲醇燃料电池(DMFC)具有许多优越性,一直以来,研究者致力于其阴、阳极催化剂的研究。本文总结DFAFC阴极催化剂进几年来的研究进展。结合同行对其他燃料电池阴极催化剂的研究结果,提出未来DFAFC阴极催化剂的发展趋势和研究方向。

直接甲酸燃料电池研究进展

直接甲酸燃料电池是近年来出现的一类新型燃料电池。本文从直接甲酸燃料电池的原理、阳极和阴极催化剂、小型直接甲酸燃料电池电池堆的研究开发等几个方面,对直接甲酸燃料电池的国内外研究现状进行了较为系统的介绍,并指出了直接甲酸燃料电池目前的发展遇到的困难及挑战。

碳纸负载高指数晶面铂纳米粒子的制备及其在直接甲酸燃料电池中的催化性能研究

直接甲酸燃料电池(DFAFCs)是一种很有前景的可用于移动电子设备的电源.钯对甲酸电催化氧化有很高的活性,但稳定性较差,容易失活;铂对甲酸电催化氧化的活性低于钯,但稳定性好.前期研究表明,高指数晶面铂纳米粒子对甲酸的电催化氧化活性显著高于低指数晶面铂纳米粒子.本文以碳纸为载体,应用方波电位法生长高指数晶面铂纳米粒子(HIF-Pt/C-paper),通过改变方波上下限电位,合成出不同粒径的二十四面体和偏方三八面体铂纳米粒子.进一步在碳纸上修饰一层碳黑微孔层并优化电沉积条件,制备出粒径约10 nm,载量0.069 mg·cm^(-2)的HIF-Pt/C-paper作为DFAFCs的阳极催化剂.在甲酸浓度为3 mol·L^(-1)时,测得30oC下单电池最大功率密度10.6 m W·cm^(-2),最大质量功率密度153.5 m W·mg^(-1)Pt,是以1 mg·cm^(-2)载量的商业60%(by mass)Pt/C(简称商业Pt/C)为阳极催化剂的电池的8.4倍.HIF-Pt/C-paper阳极DFAFCs在20 m A·cm^(-2)条件下运行50 h,电压保持率为95%,显示出很好的稳定性.

直接甲酸燃料电池近年来的发展概况

本文在讲述直接甲醇燃料电池(DMFC)的问题的基础上,概述了直接甲酸燃料电池(DFAFC)的优点和存在问题,最后讲述了为解决DFAFC的问题,如Pd催化剂对甲酸氧化差的电催化稳定性、Pd催化剂能分解甲酸和Pd易在酸性电解液中溶解等而进行的研究概况。

直接甲酸燃料电池阴极催化剂的研究进展

相比甲醇燃料电池(DMFC),甲酸燃料(DFAFC)电池具有许多优越性。一直以来,研究者致力于其阴、阳极催化剂的研究。基于此,总结DFAFC阴极催化剂近几年来的研究进展,并结合同行对其他燃料电池阴极催化剂的研究结果,提出未来DFAFC阴极催化剂的发展趋势和研究方向。

直接甲酸燃料电池氧还原碳载Au-Ir催化剂的电催化性能

用四氢呋喃(THF)络合还原法分别合成并比较了碳载金(Au/C)、碳载铱(Ir/C)、碳载金-铱(Au-Ir/C)催化剂对氧气还原和甲酸氧化的电催化活性.发现3种催化剂对甲酸氧化都没有电催化活性;Au-Ir/C催化剂对氧还原的电催化活性要远好于Au/C和Ir/C催化剂.表明Au-Ir/C催化剂适合作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)的阴极催化剂.

直接甲酸燃料电池阳极催化剂研究进展

直接甲酸燃料电池(DFAFC)具有较高的理论开路电压、较低的燃料渗透速率以及低温下具有高的能量密度,因而受到广泛关注。简要介绍了甲酸电催化氧化机理,综述了目前DFAFC阳极催化剂的研究进展,并探讨了研究中尚存在的问题和今后发展方向。