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Recent developments in electrocatalysts and future prospects for oxygen reduction reaction in polymer electrolyte membrane fuel cells 被引量:8
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作者 Maryam Kiani Jie Zhang +5 位作者 Yan Luo Chunping Jiang Jinlong Fan Gang Wang Jinwei Chen Ruilin Wang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第4期1124-1139,共16页
The main difficulty in the extensive commercial use of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) is the use of noble metals such as Pt-based electrocatalyst at the cathode, which is essential to ease the oxyg... The main difficulty in the extensive commercial use of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) is the use of noble metals such as Pt-based electrocatalyst at the cathode, which is essential to ease the oxygen reduction reaction (ORR) in fuel cells (FCs). To eliminate the high loading of Pt-based electrocatalysts to minimize the cost, extensive study has been carried out over the previous decades on the non-noble metal catalysts. Development in enhancing the ORR performance of FCs is mainly due to the doped carbon materials, Fe and Co-based electrocatalysts, these materials could be considered as probable substitutes for Pt-based catalysts. But the stability of these non-noble metal electrocatalysts is low and the durability of these metals remains unclear. The three basic reasons of instability are: (i) oxidative occurrence by H2O2, (ii) leakage of the metal site and (iii) protonation by probable anion adsorption of the active site. Whereas leakage of the metal site has been almost solved, more work is required to understand and avoid losses from oxidative attack and protonation. The ORR performance such as stability tests are usually run at low current densities and the lifetime is much shorter than desired need. Therefore, improvement in the ORR activity and stability afe the key issues of the non-noble metal electrocatalyst. Based on the consequences obtained in this area, numerous future research directions are projected and discussed in this paper. Hence, this review is focused on improvement of stability and durability of the non-noble metal electrocatalyst. 展开更多
关键词 Non-noble metal electrocatalysts Polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs) Oxygen reduction reaction(ORR) ELECTROCATALYSIS stability
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Enhanced H_(2) permeation and CO_(2) tolerance of self-assembled ceramic-metal-ceramic BZCYYb-Ni-CeO_(2) hybrid membrane for hydrogen separation 被引量:2
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作者 Jianqiu Zhu Jingzeng Cui +11 位作者 Yuxuan Zhang Ze Liu Chuan Zhou Susu Bi Jingyuan Ma Jing Zhou Zhiwei Hu Tao Liu Zhi Li Xiangyong Zhao Jian-Qiang Wang Linjuan Zhang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期47-55,I0002,共10页
Perovskite-type mixed protonic-electronic conducting membranes have attracted attention because of their ability to separate and purify hydrogen from a mixture of gases generated by industrial-scale steam reforming ba... Perovskite-type mixed protonic-electronic conducting membranes have attracted attention because of their ability to separate and purify hydrogen from a mixture of gases generated by industrial-scale steam reforming based on an ion diffusion mechanism.Exploring cost-effective membrane materials that can achieve both high H_(2) permeability and strong CO_(2)-tolerant chemical stability has been a major challenge for industrial applications.Herein,we constructed a triple phase(ceramic-metal-ceramic)membrane composed of a perovskite ceramic phase BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)(BZCYYb),Ni metal phase and a fluorite ceramic phase CeO_(2).Under H_(2) atmosphere,Ni metal in-situ exsolved from the oxide grains,and decorated the grain surface and boundary,thus the electronic conductivity and hydrogen separation performance can be promoted.The BZCYYbNi-CeO_(2)hybrid membrane achieved an exceptional hydrogen separation performance of 0.53 mL min^(-1)cm^(-2) at 800℃ under a 10 vol% H_(2) atmosphere,surpassing all other perovskite membranes reported to date.Furthermore,the CeO_(2) phase incorporated into the BZCYYb-Ni effectively improved the CO_(2)-tolerant chemical stability.The BZCYYbNi-CeO_(2) membrane exhibited outstanding long-term stability for at least 80 h at 700℃ under 10 vol%CO_(2)-10 vol%H_(2).The success of hybrid membrane construction creates a new direction for simultaneously improving their hydrogen separation performance and CO_(2) resistance stability. 展开更多
关键词 Hydrogen separation Triple phase hybrid membrane mixed proton-electron conductor Chemical stability X-ray absorption spectra
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电化学合成耦合可再生能源制氢:机遇与挑战
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作者 魏子栋 黄寻 +5 位作者 段昊泓 邵明飞 李仁贵 张金利 李灿 段雪 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第3期1-6,共6页
利用可再生能源实现物质和能量的转化,是发展节能减排技术、实现双碳目标的重要手段.有机电合成是一种温和、清洁、高效的物质合成方法,可以有效解决传统化工过程的高能耗和高污染问题.将电解水制氢与有机电合成耦合,利用水分解产生的... 利用可再生能源实现物质和能量的转化,是发展节能减排技术、实现双碳目标的重要手段.有机电合成是一种温和、清洁、高效的物质合成方法,可以有效解决传统化工过程的高能耗和高污染问题.将电解水制氢与有机电合成耦合,利用水分解产生的活性氧/氢直接氧化/还原有机物,不仅有助于降低能耗,还可以生产高附加值有机化工产品,是提高电能利用效率、降低生产成本的有效方案.然而,尽管这种方法具有诸多优势,其工业化应用仍面临一系列难题.本文回顾了电化学合成的发展历史,探讨了氢能时代为电化学合成带来的发展机遇.同时,分析了将电化学合成与电解水耦合所面临的挑战以及未来发展方向.首先,应当慎重选择与电解水制氢耦合的阳极反应体系,其氧化产物不但要具有比反应物更高的经济价值,而且要有较大的市场需求量,以匹配制氢规模.其次,虽然在热力学上有机物氧化比析氧更容易发生,但在动力学及传质方面,有机物氧化可能存在劣势,因此必须开发适用于工业制氢电流密度(500‒2000 mA cm^(‒2))的有机物氧化电极材料.第三,阳极有机产物选择性不仅影响反应物的利用率,而且决定后续分离纯化成本,需要通过调控活性氢/氧及有机物表面的竞争吸附等手段,提高阳极目标产物选择性及法拉第效率.第四,隔膜是分离两极反应物料、防止副反应发生的重要部件.然而,现有的阴、氧离子交换膜的耐有机物腐蚀性能差,需要开发适用于电解耦合体系的、具有高离子传导能力且性能稳定的新型隔膜材料.最后,当有机物氧化与电解水耦合后,产物的分离复杂程度增加,需要将精馏、萃取、膜分离等手段与电化学反应相结合,以提升电解过程效率.综上,本文讨论了电化学合成耦合可再生能源制氢的若干技术难题,为未来电合成与氢能技术共同发展提供新思路. 展开更多
关键词 电化学合成 电解水制氢 反应匹配 产物选择性 隔膜稳定性 过程强化
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用于CO_(2)分离的Pebax基混合基质膜稳定性研究进展
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作者 耿秀梅 张逢 +2 位作者 张翔 单美霞 张亚涛 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4996-5012,共17页
膜技术在二氧化碳捕集和分离过程中以高效、节能、经济等优势成为当前研究的热潮。聚合物膜由于可加工性强、成本低廉等优点已被广泛商业化,但聚合物膜存在渗透性和选择性的“trade-off”效应问题,即高渗透性膜选择性反而低,反之亦然。... 膜技术在二氧化碳捕集和分离过程中以高效、节能、经济等优势成为当前研究的热潮。聚合物膜由于可加工性强、成本低廉等优点已被广泛商业化,但聚合物膜存在渗透性和选择性的“trade-off”效应问题,即高渗透性膜选择性反而低,反之亦然。将多孔材料加入聚合物基质中制备的混合基质膜能够实现气体渗透性和选择性的同时提升,成为气体分离膜领域的研究趋势。本文综述了聚醚嵌段聚酰胺(Pebax)为聚合物基质、多孔材料为填料所制备的混合基质膜在二氧化碳分离稳定性方面的研究进展。概述了沸石、金属有机骨架和共价有机骨架三类多孔材料在水、酸、碱和有机溶剂等存在下的化学稳定性并对其机理进行解释。重点介绍了以Pebax为基质的混合基质膜在CO_(2)分离过程中抗湿性和长期稳定性的研究现状。最后,针对膜稳定性在气体分离领域的发展,提出了多孔材料和膜在基础研究中的研究重点,指出了理论交叉实验以及多样化手段评估膜稳定性的研究方向。此外,从填料和聚合物的设计制备角度提出了改善膜稳定性的策略,旨在进一步提升Pebax混合基质膜对CO_(2)混合气体的分离稳定性。 展开更多
关键词 CO_(2)分离 多孔材料 聚醚嵌段聚酰胺(Pebax) 混合基质膜 稳定性
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混合导体陶瓷膜及其膜反应器的研究进展
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作者 施晓杰 傅立银 +3 位作者 吴慧玲 马亚彬 张永锋 陈天嘉 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2156-2161,共6页
重点介绍了用于氧气、氢气以及二氧化碳分离的混合导体陶瓷膜和对应的典型膜反应器,分别关注了不同致密陶瓷膜的分离机理、材料、结构和膜反应器的应用实例。对混合导体陶瓷膜及膜反应器的应用前景和发展方向进行了展望。
关键词 混合导体 陶瓷膜 膜反应器 气体分离 化学反应
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改性Cu-BTC基混合基质膜在CO_(2)分离中的应用
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作者 王涛 高翔 +5 位作者 高继峰 邓海全 余显涌 周振华 唐玲 吕航 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期3240-3246,共7页
金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)作为一种有潜力的分离材料,其孔道结构独特,具有高度可调性和选择性,在膜分离领域具有广阔的应用前景。然而,MOFs在潮湿的环境下易损坏,这严重限制了其在膜分离领域的应用。因此,提高M... 金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)作为一种有潜力的分离材料,其孔道结构独特,具有高度可调性和选择性,在膜分离领域具有广阔的应用前景。然而,MOFs在潮湿的环境下易损坏,这严重限制了其在膜分离领域的应用。因此,提高MOFs的水稳定性,是实现其在膜分离领域应用的重要问题之一。本文通过柠檬酸铵(ammonium citrate,AC)功能化制备了具有高水稳定性的Cu-BTC-AC填料,并将其与Pebax 1657聚合物共混制备了系列不同掺杂量的MMMs,并考察了25℃饱和水蒸气下所制备Cu-BTC-AC/Pebax膜的CO_(2)/N_(2)分离性能。与纯Pebax膜相比,本工作中制备的MMMs具有更优异的CO_(2)渗透性和CO_(2)/N_(2)选择性,在CO_(2)渗透通量为776.5GPU时CO_(2)/N_(2)选择性为46.7。此外,AC功能化改性赋予填料的高水稳定性使得本工作中制备的MMMs具备了应用于实际工业气体分离的潜力。 展开更多
关键词 金属有机骨架 柠檬酸铵 水稳定性 混合基质膜 气体分离
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水稳定功能化Cu-BTC基混合基质膜的制备及其CO_(2)分离应用
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作者 郭翔宇 李森 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期10-16,共7页
为提高混合基质膜(mixed-matrix membranes,MMMs)对真实烟道气和含水天然气的分离性能,通过柠檬酸(citric acid,CA)功能化制备了具有高水稳定性的CA-Cu-BTC填料,并将其与Pebax 1657聚合物共混制备了系列不同掺杂量的MMMs,考察了25℃饱... 为提高混合基质膜(mixed-matrix membranes,MMMs)对真实烟道气和含水天然气的分离性能,通过柠檬酸(citric acid,CA)功能化制备了具有高水稳定性的CA-Cu-BTC填料,并将其与Pebax 1657聚合物共混制备了系列不同掺杂量的MMMs,考察了25℃饱和水蒸气下所制备CA-Cu-BTC/Pebax膜的CO_(2)/N_(2)分离性能。结果表明:与纯Pebax膜相比,制备的MMMs具有更好的CO_(2)渗透性和CO_(2)/N_(2)选择性,在CO_(2)渗透通量为837.2 GPU(1 GPU=3.35×10^(-4)μmol/(m^(2)·s·MPa))时,CO_(2)/N_(2)选择性为49.1。此外,CA功能化改性赋予填料的高水稳定性,使得本文制备的MMMs具备了应用于实际工业气体分离的潜力。 展开更多
关键词 金属-有机骨架 水稳定性 混合基质膜 气体分离
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电解水制氢用阴离子交换膜研究进展
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作者 邢学奇 宋鹏翔 +3 位作者 申爱景 鲁仰辉 陈俊 刘伟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3856-3870,共15页
阴离子交换膜电解水制氢融合了碱性电解水和质子交换膜电解水制氢技术的优点,具有电解效率高、响应速度快、成本低等特点,被认为是目前最有前景的可再生绿色能源制氢技术之一。阴离子交换膜(AEM)是提供OH-离子传导和阻隔气体交叉的关键... 阴离子交换膜电解水制氢融合了碱性电解水和质子交换膜电解水制氢技术的优点,具有电解效率高、响应速度快、成本低等特点,被认为是目前最有前景的可再生绿色能源制氢技术之一。阴离子交换膜(AEM)是提供OH-离子传导和阻隔气体交叉的关键部件,其直接影响了阴离子交换膜电解水系统的性能和使用寿命。然而,目前的AEM隔膜面临着离子电导率低和稳定性差的问题。本文首先介绍了AEM在电解槽中的作用,高性能AEM应满足的性能要求和评价参数,并重点讨论了OH-在AEM中的传输机制与影响因素。接着,本文进一步概述了AEM的结构组成,以及常见的阳离子基团和聚合物主链类型;阐述了不同阳离子基团的降解机理和聚合物主链的特点,重点阐释了阳离子官能团稳定性设计的策略,聚合物主链改性制备的方法,以及AEM性能表现。最后,展望了AEM隔膜未来面临的挑战和潜在研究方向,指出应在设计耐碱稳定性AEM的基础上,通过交联、嵌段共聚、侧链接枝和复合膜技术等策略构建和制备满足实际应用需求的高性能AEM隔膜,为AEM进一步发展提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 绿电制氢 阴离子交换膜电解水 离子传导机理 离子电导率 耐碱稳定性
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一种含烷氧基柔性长支链苯并咪唑功能化聚苯醚阴离子交换膜研究
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作者 王庭昀 闫超群 《聚酯工业》 CAS 2024年第2期1-4,共4页
本文合成一种含烷氧基柔性长支链苯并咪唑功能化聚苯醚阴离子交换膜,并进行了相应的表征。制得的阴离子交换膜显示出较高的OH-传导能力及优越的化学稳定性。PPO-OH-M4在20℃时电导率为35.4 (m·S)/cm,当温度升高至60℃时,电导率增加... 本文合成一种含烷氧基柔性长支链苯并咪唑功能化聚苯醚阴离子交换膜,并进行了相应的表征。制得的阴离子交换膜显示出较高的OH-传导能力及优越的化学稳定性。PPO-OH-M4在20℃时电导率为35.4 (m·S)/cm,当温度升高至60℃时,电导率增加到55.7 (m·S)/cm,体现了优越的离子传导率。亲水柔性长支链与疏水主链相互作用,形成了明显的微相分离,构建了连续的离子传输通道。将PPO-OH-M4浸泡于80℃1 mol/L KOH溶液340 h后,电导率仍保持87.5%。长的烷氧基支链聚集,相互盘绕,有效减弱OH-对功能基团的进攻,可为合成高性能阴离子交换膜提供了新的思路。 展开更多
关键词 阴离子交换膜 苯并咪唑 燃料电池 电导率 碱稳定性
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高导热PVDF/Ag纤维膜的构建及其导热性能
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作者 齐庆欢 师晓含 +2 位作者 张庆 苑保奎 周玉嫚 《现代纺织技术》 北大核心 2024年第5期23-31,共9页
为了提高纤维材料的导热性能,选择不同尺寸的Ag片作为导热填料,通过静电纺丝技术一步构建了具有三维互通导热网络的PVDF/Ag纤维膜,对其形貌和化学结构进行表征,研究Ag片尺寸、Ag片含量、压缩程度对其导热性能的影响,并对其实际应用能力... 为了提高纤维材料的导热性能,选择不同尺寸的Ag片作为导热填料,通过静电纺丝技术一步构建了具有三维互通导热网络的PVDF/Ag纤维膜,对其形貌和化学结构进行表征,研究Ag片尺寸、Ag片含量、压缩程度对其导热性能的影响,并对其实际应用能力进行评估。结果表明:加入混合尺寸Ag片,能够形成单根纤维内部连通和纤维之间外部连通的三维互通网络结构。具有该结构的PVDF/Ag纤维膜表现出优异的导热性能,导热系数达0.1038 W/(m·K),比纯PVDF纤维膜提高了61%;将其压缩处理后,导热系数进一步提升至8.693 W/(m·K),是压缩前的83.6倍。此外,三维互通网络的PVDF/Ag纤维膜还展示出优异的力学应用能力和疏水性能。研究结果对进一步开发多功能集合的纺织品及柔性材料具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 静电纺丝 PVDF Ag片 混合尺度 三维互通网络结构 纤维膜 导热性能
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Partial oxidation of simulated hot coke oven gas to syngas over Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst in a ceramic membrane reactor 被引量:4
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作者 Hongwei Cheng Xionggang Lu Xu Liu Yuwen Zhang Weizhong Ding 《Journal of Natural Gas Chemistry》 EI CAS CSCD 2009年第4期467-473,共7页
Hydrogen amplification from simulated hot coke oven gas (HCOG) was investigated in a BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ (BCFNO) membrane reactor combined with a Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst by the partial oxidation of hydrocarbon... Hydrogen amplification from simulated hot coke oven gas (HCOG) was investigated in a BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ (BCFNO) membrane reactor combined with a Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst by the partial oxidation of hydrocarbon compounds under atmospheric pressure. Under optimized reaction conditions, the dense oxygen permeable membrane had an oxygen permeation flux around 13.3 ml/(cm^2·min). By reforming of the toluene and methane, the amount of H2 in the reaction effluent gas was about 2 times more than that of original H2 in simulated HCOG. The Rn-Ni/Mg(Al)O catalyst used in the membrane reactor possessed good catalytic activity and resistance to coking. After the activity test, a small amount of whisker carbon was observed on the used catalyst, and most of them could be removed in the hydrogen-rich atmosphere, implying that the carbon deposition formed on the catalyst might be a reversible process. 展开更多
关键词 hydrogen production coke oven gas TAR TOLUENE HYDROTALCITE mixed-conducting oxygen-permeable membrane reactor
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Long-term durable anion exchange membranes based on imidazole-functionalized poly(ether ether ketone)incorporating cationic metal-organic framework
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作者 Jiahui Ren Jingmei Xu +5 位作者 Mengchi Ju Xuan Chen Pengyun Zhao Lingxin Meng Jinxuan Lei Zhe Wang 《Advanced Powder Materials》 2022年第2期41-50,共10页
In this work,poly(ether ether ketone)(PEEK)was synthesized by direct polycondensation reaction.Subsequently,PEEK was functionalized by 1-vinylimidazole to prepare the polymer matrix(Im-PEEK).Cationic UiO-66-NH_(2) met... In this work,poly(ether ether ketone)(PEEK)was synthesized by direct polycondensation reaction.Subsequently,PEEK was functionalized by 1-vinylimidazole to prepare the polymer matrix(Im-PEEK).Cationic UiO-66-NH_(2) metal-organic frameworks(C-MOF)were synthesized as fillers.The structure of the C-MOF and the morphology of the membranes were verified by Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR),X-ray diffraction(XRD)and field emission scanning electron microscopy(FE-SEM).The prepared hybrid membranes exhibited excellent alkali stability,among which Im-PEEK/C-MOF^(-1)%could retain 89.2%of the conductivity compared to the original membrane after immersing in 1 mol L^(-1) NaOH solution for 320 h at 60℃.In addition,the ionic conductivity of Im-PEEK/C-MOF^(-1)%was 73 mS cm^(-1) at 80℃,which was higher than that of pure Im-PEEK under the same condition(44.3 mS cm^(-1) at 80℃).The results showed that the hybrid membranes have great potential for application in the field of anion exchange membranes. 展开更多
关键词 Poly(ether ether ketone) Cationic metal-organic framework Alkali stability Ionic conductivity Anion exchange membranes
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Strategies for improving stability of Pt-based catalysts for oxygen reduction reaction
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作者 Guanghui Xu Liting Yang +3 位作者 Jinsheng Li Changpeng Liu Wei Xing Jianbing Zhu 《Advanced Sensor and Energy Materials》 2023年第2期91-104,共14页
Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs),which can directly convert chemical energy into electrical energy with high efficiency and zero carbon emission,have attracted extensive attention.Unfortunately,the sluggish... Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs),which can directly convert chemical energy into electrical energy with high efficiency and zero carbon emission,have attracted extensive attention.Unfortunately,the sluggish kinetics of oxygen reduction reaction(ORR)on the cathode leads to considerable overpotential and thus severely lowering its operational energy conversion efficiency.Although Pt-based catalysts have been developed as the most efficient catalyst towards ORR,however,their stability is far from the application requirements,which hinders the large-scale application of PEMFCs to a certain extent.Thus,improving the stability of Pt-based catalysts is urgently desirable to advance the widespread commercialization of fuel cells.This review focuses on the stability of Pt-based ORR catalysts in PEMFCs,from the perspectives of catalyst degradation mechanism and stability improvement strategies.It is aimed at providing research directions for the development of stable Pt-based catalysts.Firstly,degradation of metal nanoparticles(dissolution,migration,agglomeration,Ostwald ripening,etc.)and corrosion of carbon supports are introduced.To conquer the two attenuation mechanisms,stability improvement strategies such as constructing intermetallic compounds,enhancing metal-support interaction and the modification of carbon support,are summarized in detail.In addition,some typical stability characterization techniques are outlined.Finally,we discuss the challenges and possible research directions in the future.We hope this review can help readers gain insights into the stability issues of Pt-based ORR nanocatalysts and encourage research that will enable the commercialization of PEMFCs. 展开更多
关键词 Proton exchange membrane fuel cells Oxygen reduction reaction Pt based electrocatalyst stability
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In、Ta共掺杂Ni-BaCeO_(3)基氢分离膜
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作者 杨春利 黄江龙 +3 位作者 杜晶 陈喜 张浩 王靖 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期22-29,共8页
传统能源的短缺以及化石燃料直接燃烧后所产生的污染,促使人类必须探索新的可替代能源。氢气无毒、无污染、来源广泛,是第三次能源革命的重要媒介。工业制氢会产生CO、CO_(2)等副产物,故而提升氢气浓度,剔除这些杂质,是制氢必不可缺的... 传统能源的短缺以及化石燃料直接燃烧后所产生的污染,促使人类必须探索新的可替代能源。氢气无毒、无污染、来源广泛,是第三次能源革命的重要媒介。工业制氢会产生CO、CO_(2)等副产物,故而提升氢气浓度,剔除这些杂质,是制氢必不可缺的环节。混合导电氢分离膜具有高效的氢分离能力,是应用在该环节的最佳选择之一。BaCeO_(3)是单相钙钛矿结构,在其“B”位掺杂后,质子导电能力提升,具备更佳的氢渗透性,但这类材料在湿润CO_(2)气氛中化学稳定性较差。合理的掺入其他离子以及添加金属相,能有效改善材料的氢渗透率或化学稳定性。本工作使用溶胶凝胶法制备了BaCe_(0.7)In_(0.1)Ta_(0.1)Y_(0.1)O_(3-δ)粉末材料,并与Ni粉混合共烧制备质子-电子混合导电金属陶瓷氢分离膜。通过XRD、SEM表征了样品的相结构和微观形貌,并测试了其电导率,氢渗透率,以及在湿润CO_(2)环境中的短期稳定性。结果表明,In^(3)+和Ta^(5+)共掺杂不仅改善了样品的烧结活性,并且提高了氢分离膜在湿润CO_(2)环境中的化学稳定性。 展开更多
关键词 质子-电子混合导电膜 稳定性 电导率 氢渗透率
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质子交换膜燃料电池阴极非贵金属M-N_(x)/C型氧还原催化剂研究进展 被引量:2
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作者 兰畅 楚宇逸 +3 位作者 王烁 刘长鹏 葛君杰 邢巍 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第8期19-38,共20页
氧还原反应(ORR)是燃料电池能量转换的关键步骤,开发高性能低成本的催化剂以替代铂族贵金属是推动燃料电池商业化的重要途径。本文综述了质子交换膜燃料电池非贵金属M-N_(x)/C型催化剂的最新研究进展,概括了氧还原反应的基础理论,系统... 氧还原反应(ORR)是燃料电池能量转换的关键步骤,开发高性能低成本的催化剂以替代铂族贵金属是推动燃料电池商业化的重要途径。本文综述了质子交换膜燃料电池非贵金属M-N_(x)/C型催化剂的最新研究进展,概括了氧还原反应的基础理论,系统展示了先进表征技术对活性位点鉴定和反应机理研究的作用,总结了M-N_(x)/C型催化剂近年来的代表工作和活性突破,阐述了稳定性问题的根源及对应的方案策略,我们认为M-N_(x)/C型催化剂未来的发展方向是理性设计具高位点密度和高稳定性的催化剂。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 氧还原反应 非贵金属催化剂 稳定性 电催化
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阴离子交换膜离子传导率与耐碱稳定性研究进展 被引量:1
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作者 尹卓毓 吴洪 姜忠义 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期112-127,138,共17页
碱性膜电解水制氢和燃料电池技术是氢能产业链上的重要产氢和用氢技术。作为碱性膜电解槽及燃料电池的核心部件,阴离子交换膜承担着传递氢氧根离子、阻隔气体渗透、分隔正负两极的重要作用,决定着电化学过程效率和性能.现有阴离子交换... 碱性膜电解水制氢和燃料电池技术是氢能产业链上的重要产氢和用氢技术。作为碱性膜电解槽及燃料电池的核心部件,阴离子交换膜承担着传递氢氧根离子、阻隔气体渗透、分隔正负两极的重要作用,决定着电化学过程效率和性能.现有阴离子交换膜的氢氧根传导率偏低和耐碱稳定性不高的问题严重制约着产氢和氢能转化效率.本文综述了近年来面向碱性膜电解水制氢和燃料电池应用的阴离子交换膜的发展动态,特别是在强化离子传导率、提高耐碱稳定性方面的方法和进展,以及膜材料化学组成和结构对膜性能的影响. 展开更多
关键词 碱性膜电解水制氢 燃料电池 阴离子交换膜 离子传导率 耐碱稳定性
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The Active Sites and Corresponding Stability Challenges of the M-N-C Catalysts for Proton Exchange Membrane Fuel Cell 被引量:2
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作者 Ruolin Peng Zhongkun Zhao +7 位作者 Hongmin Sun Yongping Yang Tinglu Song Yao Yang Jiankun Shao Haibo Jin Hongtao Sun Zipeng Zhao 《Chinese Journal of Chemistry》 SCIE CAS CSCD 2023年第6期710-724,共15页
Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs)as promising alternatives to traditional internal combustion engines have attracted massive concerns to promote their wide application in society.However,the biggest challeng... Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs)as promising alternatives to traditional internal combustion engines have attracted massive concerns to promote their wide application in society.However,the biggest challenge to the commercialization of PEMFCs remains the high cost due to the adoption of the platinum group metal(PGM)catalysts in the cathode. 展开更多
关键词 Proton exchange membrane fuel cell ELECTROCATALYSIS Oxygen reduction reaction M-N-C catalysts Active sites stability Degradation mechanisms
原文传递
高离子电导率及耐碱性聚三唑鎓盐薄膜的制备及性能
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作者 别如烨 李瑜婧 +2 位作者 万里强 黄发荣 刘坐镇 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期17-25,共9页
1,2,3-三唑鎓离子因不含酸性质子,耐碱稳定性良好,使得聚三唑鎓离子液体在聚电解质碱性电池离子交换膜等领域具有较好的应用潜力。文中将三炔正丁基-1,3,5-均苯三甲酸酯(TRBB)和端炔基聚乙二醇(DPPEG)与联苯二苄叠氮(BAMBP),通过1,3-偶... 1,2,3-三唑鎓离子因不含酸性质子,耐碱稳定性良好,使得聚三唑鎓离子液体在聚电解质碱性电池离子交换膜等领域具有较好的应用潜力。文中将三炔正丁基-1,3,5-均苯三甲酸酯(TRBB)和端炔基聚乙二醇(DPPEG)与联苯二苄叠氮(BAMBP),通过1,3-偶极环加成反应及N-烷基化和阴离子交换反应,制备了具有高离子电导率及良好耐碱稳定性的新型超支化型聚三唑鎓盐薄膜(TDB-PTAIM)。TDB-PTAIM玻璃化转变温度(Tg)为70.8~143.6℃,质量损失10%的温度(Td10)为295~315℃,30℃最高电导率可达2.92×10-5 S/cm,在已报道的聚三唑鎓盐离子液体中处于较高水平;同时,TDB-PTAIM表现出较好的耐碱稳定性,在80℃浓度为1 mol/L的NaOH溶液中浸泡24 h后,仍能保持良好的力学性能,拉伸强度为25.6~57.4 MPa,下降幅度为9%~41%,离子电导率下降幅度为14%~23%。TDB-PTAIM兼具较好的力学性能、较高的离子电导率和较好的耐碱性能,有望应用于碱性电池离子交换膜领域。 展开更多
关键词 聚三唑鎓盐薄膜 超支化 离子导电性 耐碱稳定性
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PtMo合金催化剂氧还原反应催化性能研究
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作者 胡俊华 王晓霞 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期170-177,共8页
采用乙二醇还原法和后续的热处理工艺制备了Pt-Mo合金催化剂。使用透射电子显微镜、X射线衍射、电感耦合等离子体发射光谱、X射线光电子能谱等方法对样品进行了形貌、结构和组分的表征。通过电化学测试方法,探究了不同催化剂的电催化活... 采用乙二醇还原法和后续的热处理工艺制备了Pt-Mo合金催化剂。使用透射电子显微镜、X射线衍射、电感耦合等离子体发射光谱、X射线光电子能谱等方法对样品进行了形貌、结构和组分的表征。通过电化学测试方法,探究了不同催化剂的电催化活性和稳定性。结果表明:合适的热处理温度不仅提高了Pt-Mo纳米颗粒的合金化程度,而且改变了催化剂颗粒表面的电子结构和成分。所以,经过400℃热处理的PtMo/C-400催化剂表现出较好的氧还原性能,其电催化活性和稳定性均与商业J01-Pt/C催化剂相当。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 还原反应 电催化剂 合金 稳定性
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Anion exchange membranes with eight flexible side-chain cations for improved conductivity and alkaline stability 被引量:3
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作者 Chenyi Wang Zhengwang Tao +4 位作者 Yuanpeng Zhou Xiaoyan Zhao Jian Li Qiang Ren Michael DGuiver 《Science China Materials》 SCIE EI CSCD 2020年第12期2539-2550,共12页
Increasing the local charge density of flexible side-chain cations in the hydrophilic segments of anion exchange membranes(AEMs)is helpful for improving their properties.However,due to limitations of structural design... Increasing the local charge density of flexible side-chain cations in the hydrophilic segments of anion exchange membranes(AEMs)is helpful for improving their properties.However,due to limitations of structural design strategies and available synthetic methods,very few AEMs with more than four flexible side-chain cationic groups in hydrophilic segments have been reported.In order to further improve the hydroxide conductivity,alkaline stability and dimensional stability,herein we report a series of AEMs containing eight flexible side-chain cations in hydrophilic segments,based on poly(aryl ether sulfone)s(PAES).The synthesis,ion exchange capacity(IEC),water absorption,dimensional swelling,alkaline stability and hydroxide conductivity of the obtained membranes(PAES-8TMA-x)were examined and the relationships between structures and properties of different types of AEMs were also systematically compared.The resulting AEMs with IEC values of1.76–2.76 mmol g^-1 displayed comprehensively desirable properties,with hydroxide conductivities of 62.7–92.8 m S cm^-1 and dimensional swelling in the range of 8.3%to15.8%at 60℃.The IEC and hydroxide conductivity for a representative sample,PAES-8TMA-0.35,maintained 82.2%and 79.6%of the initial values after being immersed in2 mol L^-1 Na OH at 90℃ for 480 h,respectively.This study expands the design and preparation of AEMs containing high local densities of flexible side chain cations,and provides a new strategy for new AEM materials. 展开更多
关键词 anion exchange membrane CONDUCTIVITY alkaline stability flexible side chain
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