直接甲醇燃料电池含氧空穴CaTiO_(3)阴极助催化剂研究

作为便携移动电源,直接甲醇燃料电池(DMFC)在高海拔、低氧浓度条件下的性能变化直接影响其实际应用效果。针对低氧浓度条件下,DMFC阴极极化损失增大问题,通过水热模板法合成CaTiO_(3)助催化剂,与商品Pt/C催化剂进行不同比例掺杂,对掺杂催化剂进行了X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和透射电子显微镜法(TEM)等表征分析以及旋转圆盘电极(RDE)、单电池电化学测试。与商品Pt/C催化剂相比,掺杂(CaTiO_(3)与Pt/C的质量比为1∶1)催化剂的半波电位正移39 mV;当氧浓度从100%逐渐降低到10%,Pt/C膜电极峰值功率密度降低了38.62%,Pt/CCTO膜电极峰值功率密度降低15.03%。在10%低氧浓度下,Pt/C-CTO膜电极峰值功率密度较Pt/C膜电极峰值功率密度高40.54%。

Fe/Zn共掺杂聚苯胺空气阴极催化剂的制备及表征

为解决微生物燃料电池(MFC)阴极催化剂耐久性差、氧还原反应(ORR)动力学缓慢和成本高的问题,制备一种Fe、Zn和N共掺杂的多孔碳作为空气阴极催化剂.电化学研究表明:合成的催化剂Fe/Zn-NC-0.9对氧还原反应具有较好的电催化活性,电荷转移电阻为5.6Ω、交换电流密度为53.3 mV/dec、最大功率密度达到(1253±20)mW/m^(2).此外,还评价了Fe对氧还原反应性能和最大功率密度的影响:中等掺杂含量的Fe对提高催化活性起着至关重要的作用,而Fe和N共掺杂的协同效应促进了阴极性能.

碱性水电解制氢阴极催化剂研究进展

氢能因能量密度高、绿色无污染、应用广泛等优点,被认为是21世纪理想的清洁能源。水电解制氢是解决能源危机和环境问题的重要方法之一,其中碱性水电解制氢的主要问题在于催化剂成本较高。为了降低制氢成本,提高制氢效率,科研工作者致力于开发出具有优异催化活性的廉价阴极催化剂。综述近年来碱性水电解阴极催化剂的研究进展,对贵金属基催化剂、过渡金属催化剂、合金催化剂和碳基催化剂等高效析氢催化剂展开讨论。

直接甲醇燃料电池阴极Pt/C催化剂的制备与表征──制备及处理方法的影响

对比研究了用三种液相沉积还原法制备的 2 0 %Pt/C催化剂及在 90 0℃下用H2 还原处理的催化剂 ,并用XRD和TEM等技术表征了催化剂的粒子大小及粒径分布 .结果表明 ,用乙二醇还原法制备的Pt/C催化剂的平均粒径最小 (约 2 4nm) ,且分布均匀 .应用旋转圆盘电极 (RDE)法和直接甲醇燃料电池单池评价了Pt/C催化剂的氧还原反应 (ORR)活性 ,探索了单池性能与催化剂粒径大小的关系 .RDE测试结果表明 ,用甲醛还原法制备的Pt/C催化剂具有最高的ORR活性 ;而单池测试结果表明 ,用乙二醇还原法制备的Pt/C催化剂显示出最高的ORR活性和最优的单池性能 .这可能是因为直接甲醇燃料电池中所需Pt/C催化剂最优粒径更小的缘故 .另外 ,研究了Cl-对Pt/C催化剂ORR活性的影响 .结果表明 。

燃料电池阴极催化剂的研究进展

氧气在传统碳载铂电催化剂表面发生电化学还原反应时存在较高过电位 ,高达 3 0 0～ 40 0mV ,在很大程度上降低了电池性能。因此研制新型阴极催化剂以提高催化活性、降低氧阴极过电位成为研究热点。对燃料电池阴极催化剂研究的发展现状做了详细介绍 ,其中主要包括催化剂的制备、活性与寿命 ,同时对有关新型催化剂催化活性提高的各种解释做了归纳和分析 ,主要包括最小原子间距理论、雷尼效应和表面电子结构理论。

直接甲醇燃料电池的耐甲醇阴极电催化剂炭载四羧基酞菁钴的研究

比较了甲醇对 Pt/C和炭载四羧基酞菁钴 (Co Pc Tc/C)催化氧还原性能的影响 .结果表明 ,甲醇使Pt/C催化氧还原的性能严重降低 ,而对经 80 0℃热处理的 Co Pc Tc/C(Co Pc Tc/C-80 0 )基本没有影响 ;并且Co Pc Tc/C-80 0催化氧还原的性能优于经其它温度热处理的 Co Pc Tc/C,Co Pc Tc/C-80 0是一种较好的直接甲醇燃料电池的耐甲醇阴极电催化剂 .XPS结果表明 ,Co Pc Tc/C-80 0的活性位可能是含 Co N4结构的物质和零价 Co的混合物 .

MnO_2为阴极催化剂的微生物燃料电池处理城市垃圾渗滤液研究

主要针对城市垃圾热解预处理过程所产生的渗滤液进行研究。首先改变城市垃圾堆放温度和堆放时间,发现城市垃圾于40℃堆放6 d后所得的渗滤液中生物需氧量(Biological Oxygen Demand,BOD)、氨氮浓度约为20800、1410 mg/L,B/C比、B/N比分别为0.32和14.8,营养物质较均衡,易于生化处理,且将其进行微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)处理时,电池可获得0.29 V的稳定输出电压。随后,以上述渗滤液为MFC阳极基质,考察廉价易得的Mn O2作为阴极催化剂对空气阴极单室MFC电池性能以及渗滤液中有机污染物去除率的影响。结果发现,由于Mn O2催化氧还原,加速了MFC阴极接受电子的速度,使得MFC电池性能有较大提高。其中,MFC的最大功率密度由0.16 W/m3提高到0.88 W/m3,而电池稳定输出电压明显升高至0.43 V,且阳极渗滤液中BOD和NH4+-N去除率也分别达72.9%和91.6%,比对照MFC分别提高8.1%和5.0%。

直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展

综述了近年来直接甲醇燃料电池(DMFC)中阴极催化剂研究进展。目前DMFC中所用的阴极催化剂一般是Pt,其主要问题是对氧还原的电催化活性低及透过隔膜的甲醇燃料会使阴极催化剂的性能降低。在Pt催化剂中添加如Cr、N i、杂多酸或过渡金属的卟啉和酞菁化合物等,不但能提高Pt对氧还原的电催化活性,而且还能较大幅度地提高Pt的耐甲醇能力,因此,这些Pt基复合催化剂有望用作为DMFC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。

燃料电池氧阴极催化剂的研究

以松木碳为载体，水合肼为还原剂，采用化学还原沉积法制备了Ｐｔ－Ｍｎ／Ｃ催化剂。通过涂敷和热压制得Ｐｔ－Ｍｎ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜氧阴极。采用电流—电位极化和恒电流放电法研究了Ｐｔ－Ｍｎ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜氧阴极的性能。与我们以前报导的Ｐｔ／Ｃ和Ｐｔ－Ｃｒ／Ｃ催化剂比较，Ｐｔ－Ｍｎ／Ｃ催化剂对氧的电还原显示出更高的活性。考察了Ｍｎ含量对电极性能的影响。另外，Ｐｔ－Ｍｎ／Ｃ催化剂经热处理后性能有较大的提高。ＸＲＤ分析的结果表明，热处理催化剂活性的提高看来主要是由晶格结构改变的结果引起的。

DMFC用阴极抗甲醇催化剂

简单介绍了直接甲醇燃料电池(DMFC)的优点及目前研究中存在的主要技术问题,即电催化剂特别是阳极催化剂的活性不足和甲醇渗透问题。综述了DMFC使用的几种主要的阴极氧还原电催化剂的研究进展,着重对无定形的过渡金属族合物类电催化剂材料的研究状况进行了评述,认为该类催化材料的抗甲醇性能优良,但活性有待于进一步提高。

二氧化锰为阴极催化剂的微生物燃料电池

以循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)考察MnO2对氧还原反应(ORR)的催化行为,并采用MnO2作为阴极氧还原催化剂构建微生物燃料电池(MFC)。结果表明,MnO2对ORR有显著的催化作用,而且其催化效果随电解质碱性增强而增强;当以肺炎克雷伯氏菌(L17)为产电微生物、3g/L葡萄糖为燃料、1mol/LKOH溶液为阴极液时,该MFC的最大输出功率可达696.3mW/m2,对应电流密度为0.25mA/cm2。

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。

微生物燃料电池非生物阴极催化剂的研究进展

在微生物燃料电池(MFC)中,以氧为电子受体具有很多优点,但氧阴极还原的反应动力学慢,会造成阴极电势的损失。因此,提高阴极对氧还原的电催化活性和降低催化剂的价格是MFC非生物阴极催化剂的研究重点之一。本文综述了近年来MFC中非生物阴极氧还原催化剂的研究进展。重点讨论了贵金属Pt、过渡金属大环化合物以及金属氧化物催化剂对氧还原的电催化活性。其中,非贵金属氧化物及过渡金属大环化合物催化剂具有良好的性能,而且价格低廉,有望成为MFC非生物阴极Pt基催化剂的替代催化剂。

质子交换膜燃料电池Pt/C阴极催化剂性能的强化研究评述

Pt/C是质子交换膜燃料电池普遍采用的电催化剂,但由于电池阴极氧还原的过电位较大,因此,必须进一步提高铂电催化剂的性能以降低燃料电池成本和改善电池电压输出性能,综述了提高Pt/C催化剂电催化性能的途径及其研究状况。

氮掺杂石墨烯的一步法低温合成及用作微生物燃料电池阴极催化剂的产电特性

利用爆炸法低温合成了氮掺杂石墨烯(NG),并通过高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、Raman光谱仪以及X射线衍射仪对其进行了表征.电化学性能检测结果表明,所合成的NG在中性磷酸盐电解液中具有优异的氧还原催化活性,完全能够与贵重金属铂催化剂(Pt/C)相媲美,氧还原催化稳定性甚至优于Pt/C.当NG用作微生物燃料电池(MFCs)的阴极氧还原催化剂时,在外阻为1000Ω情况下,MFCs的最大功率密度为1345 mW/m2,产电稳定性优于以Pt/C为阴极催化剂的MFCs,可以成为Pt催化剂的理想替代品.

高耐甲醇性和稳定性的纳米复合阴极催化剂(英文)

报导了一种由酞菁氧钛、铂金属纳米簇和氮杂化碳纳米角结构基元组装而成的新型纳米复合电化学催化剂(TiOPc-Pt/NSWCNH)的制备、表征及电催化性能.在TiOPc-Pt/NSWCNH催化剂中,氮杂化碳纳米角堆积形成多孔导电网络,铂纳粒子均匀地分散于上述多孔导电网络中,部分铂纳粒子与TiOPc微晶直接接触.在甲醇存在的条件下,TiOPc-Pt/NSWCNH对氧还原反应表现出高催化活性和优良的选择性与稳定性.在甲醇浓度为0.5mol·L-1的高氯酸水溶液中,TiOPc-Pt/NSWCNH催化氧还原反应的起始电位比商购Pt/C-JM催化剂提高了260mV,其质量活性和比活性(0.85V(参比电极为可逆氢电极(RHE)))分别为83.5A·g-1和0.294mA·cm-2,远高于Pt/C-JM催化剂.在含氧气氛下,于甲醇高氯酸水溶液中,对TiOPc-Pt/NSWCNH和TiOPc-Pt/C催化剂进行了循环伏安法加速老化实验研究(0.6-1.0V,15000个循环),结果表明TiOPc-Pt/NSWCNH具有更高的稳定性.TiOPc-Pt/NCNH催化剂的高耐醇性可能得益于由TiOPc微晶向Pt纳米粒子的电子转移,其高稳定性主要得益于氮杂化碳纳米角的高石墨化程度及纳米角堆积而成网络结构.

质子交换膜燃料电池阴极催化剂的位置效应

考虑局部几何效应,通过二维稳态数学模型研究了质子交换膜燃料电池阴极催化剂的位置与其表面传质和反应能力的关系。模型方程涉及氧气在催化层气孔的传输,氧气在气相和电解质相界面的分配以及氧气和质子在电解质中的传递和电化学反应过程。计算结果表明,催化剂表面的氧气扩散能力对催化剂的位置变化非常敏感,随催化剂深入电解质内部,其表面的氧气扩散能力经短暂上升后迅速下降。催化剂位置对质子传递阻力的影响与氧气扩散类似,但位置效应要弱些。性能比较确定最优的催化剂位置是恰好处于刚被电解质膜完全覆盖的位置。

质子交换膜燃料电池阴极催化剂用WO_3的制备与性能

利用HCl沉淀法制备WO3，并将其制备成Pt／WO3／C复合催化剂应用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的阴极．X射线衍射测试结果表明，制备的WO3结晶度较好，无杂相存在，Pt／WO3／C复合催化剂中WO3晶粒为50—75nm，Pt晶粒为110-202nm；循环伏安曲线和单电池极化性能测试结果表明，当m（WO3）：m（C）=3：1时，复合催化剂Pt／WO3／C的催化性能最好，最大电流密度为50mA／cm^2，最大功率密度为90mW／cm^2；添加WO3在一定程度上增强了Pt／C催化剂的催化性能．

以泡沫镍载NiCo_2O_4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H_2O_2半燃料电池

研究了以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池的性能.以无模板生长法制备了泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列阴极材料,SEM测定结果表明,NiCo2O4纳米线几乎垂直于泡沫镍载体表面生长.以电压和功率密度-电流密度曲线研究了H2O2浓度、电解液流速和温度对电池性能的影响,结果显示,以铝片为阳极,0.6 mol/L H2O2为氧化剂的电池的开路电压约为1.40 V;在室温和57℃下,电流密度为98和172 mA/cm2时,最大功率密度分别达到79和120 mW/cm2.在5000 s的测试时间内,0.70 V的恒电流密度和75 mA/cm2的恒电压值几乎为一常数,这表明以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为催化剂电还原H2O2具有很好的活性、稳定性和传质性能.