直接甲醇燃料電池陽極催化劑的性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)具有結(jié)構(gòu)簡便，燃料易于獲取與添加，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，在小型可移動(dòng)電源和微型電源方面具有廣闊的應(yīng)用前景。陽極催化劑的性能是制約直接甲醇燃料電池商業(yè)化的瓶頸之一。目前，最高效的甲醇陽極電催化劑還是鉑基催化劑，通過添加其它組分來降低鉑金屬被甲醇氧化中間產(chǎn)物毒化是制備高性能催化劑最重要的途徑。 本研究發(fā)明了一種新型的甲醇電催化助催劑，并考察了其對鉑金屬電催化甲醇的助催性能。采用溶膠-凝膠法，利用低價(jià)態(tài)離子對高價(jià)

2、態(tài)離子的取代在氧化物晶格中產(chǎn)生氧空穴。制備了鐵摻雜的氧化鋯和鍶摻雜的氧化鈰，測試表明摻雜后氧化物的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，說明取代離子能夠摻雜進(jìn)氧化物晶格。采用乙二醇還原法制備了摻雜氧化物助催的鉑基催化劑。在水溶液體系中，利用循環(huán)伏安、計(jì)電電流、計(jì)時(shí)電位和交流阻抗等電化學(xué)測試方法考察了催化劑的甲醇電催化性能。結(jié)果表明，兩種氧化物的引入都使甲醇的起始氧化電位以及正負(fù)掃氧化峰值電位發(fā)生負(fù)移。對于添加氧化鋯的催化劑來說，氧化鋯的引入對鉑顆粒的分散效

3、果不明顯，但是在氧化鋯中摻雜鐵離子可以明顯提高催化劑的性能。另外，氧化鋯中鐵的摻雜濃度以及氧化鋯與鉑的比例對催化劑性能都有影響，摻雜濃度及氧化鋯與鉑的比例均存在一個(gè)最佳值，從而得到催化劑的最優(yōu)成份比例。相較而言，氧化鈰對鉑顆粒的分散效果明顯，但是鉑顆粒的分散與催化劑的性能關(guān)系不大。在氧化鈰中摻雜鍶離子同樣可以提高催化劑的性能，并且鍶的摻雜濃度以及氧化鈰與鉑金屬的比例同樣存在一個(gè)最優(yōu)值。此外，比較得知氧化鈰的助催作用比氧化鋯更強(qiáng)。利用單電