钴-聚吡咯-碳载PtNi燃料电池催化剂的制备及应用

采用脉冲微波辅助化学还原合成新型载体钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)负载PtNi催化剂.利用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构和形貌,此外,利用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)等方法测试了催化剂的电化学活性及耐久性.PtNi/Co-PPy-C催化剂的金属颗粒直径约为1.77 nm,催化剂在载体上分布均匀且粒径分布范围较窄.XRD结果显示,PtNi/Co-PPy-C中Pt(111)峰最强,Pt主要是面心立方晶格.CV结果显示,其电化学活性面积(ECSA)为72.5 m2 g–1,明显高于商用催化剂Pt/C(JM)的56.9 m2 g–1.为进一步考查催化剂耐久性,电化学加速5000圈耐久性测试后,PtNi/Co-PPy-C颗粒发生明显集聚,ECSA衰减率和0.9 V下比质量活性衰减率分别为38.2%和63.9%.此外,采用有效面积为50 cm2的单电池用于评价自制催化剂的性能,发现在70°C且背压为50 kPa时电池的性能最好,此时自制PtNi/Co-PPy-C催化剂制备膜电极(MEA)的最大功率密度达到523 mWcm–2.可见自制催化剂的电化学性能高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.