纳米碳管空气电极在氧还原反应中的电催化性能

以活性炭、纳米碳管为催化层电极材料制备了空气电极 ,测定了稳态极化曲线和交流阻抗。研究发现 ,催化层中纳米碳管的含量对氧的电还原反应有显著影响 ,m(活性炭 )∶ m(纳米碳管 ) =5 0∶ 5 0的空气电极催化活性最高 ,在过电位 ηc 为 40 0～ 60 0 m V时 ,输出电流可达 0 .3～ 0 .5 A/ cm2。EIS测试结果表明 ,不同质量比的活性炭 /纳米碳管空气电极阻抗谱均由 2个半圆弧组成 ,高频区半圆对应欧姆极化阻抗 ,低频区半圆对应氧还原反应的法拉弟阻抗 ,催化层中加入纳米碳管明显减小了电极的欧姆阻抗和法拉第阻抗 ,提高了氧还原反应的催化活性 ,电极过程受氧在薄液膜中的扩散控制 ,单纯纳米碳管形成的催化层多孔结构较容易被电解液渗透 ,界面还存在 Warburg扩散阻抗 ,相应的电催化活性较低。提出了空气电极的等效电路 。

Pt/纳米碳管空气电极氧还原反应的电催化性能

以不同质量比的铂、纳米碳管、活性碳为催化层制备空气电极并测定其稳态极化曲线和交流阻抗.研究发现,纳米碳管经硝酸处理后其氧还原反应性能得到提高,特别是将表面氧化后再沉积Pt,对氧的电还原反应影响更显著.以质量比4∶1的活性碳/纳米碳管载Pt制备的空气电极,在过电位ηc为500～600mV下,氧还原电流可达600～700mA·cm-2.EIS测试表明,纳米碳管载Pt后的欧姆极化阻抗和电化学阻抗均非常小.