質(zhì)子導(dǎo)體保護(hù)（修飾）質(zhì)子交換膜燃料電池Pt-C催化劑制備及表征.pdf

1、目前質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)使用的催化劑主要是Pt/C及PtM/C催化劑，由于Pt顆粒和載體C間的結(jié)合力并不強(qiáng)，在電池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，Pt顆粒會(huì)遷移長(zhǎng)大，導(dǎo)致電池的耐久性降低。本論文采用Nafion修飾制備Pt/C催化劑來(lái)提高傳統(tǒng)Pt/C催化劑的耐久性，其機(jī)理在于Nafion與碳載體和Pt顆粒間有很強(qiáng)的結(jié)合力。為此，本論文采用膠體法和液相還原法分別制備了Pt-nafion/C和Pt/nafion-C兩種催化劑。通過(guò)TEM、XRD、

2、XPS、CV等測(cè)試手段對(duì)所制備兩種催化劑性能進(jìn)行了表征，并用加速實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)所制備的催化劑耐久性進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及主要結(jié)論如下： (1)制備的Pt-nafion/C催化劑，Pt-nafion顆粒分散均勻，粒徑分布窄，而且40％Pt-nafion/C催化劑中Pt(0)的相對(duì)含量為79.3％，高于商業(yè)的40％Pt/C催化劑(70.5％)。Pt-Nafion/C催化劑的電化學(xué)活性比表面積接近于商業(yè)Pt/C催化劑。加速實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，

3、40％Pt-Nafion/C催化劑的耐久性好于商業(yè)40％Pt/C催化劑：Pt-Nafion/C在電化學(xué)加速了12300次后性能下降了62％，而商業(yè)Pt/C催化劑在僅僅加速了4500次后其電化學(xué)活性比表面積就下降了65％。 (2)制備的20％Pt/nafion-C催化劑分散均勻，顆粒平均粒徑為2.40nm。XPS測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)：Pt-nafion/C催化劑中Pt(0)的相對(duì)含量為71.1％，與商業(yè)的20％Pt/C催化劑(70.5％)

4、相當(dāng)。20％Pt/Nafion-C催化劑的電化學(xué)活性比表面積比20％Pt/C高。加速實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明20％Pt/Nafion-C催化劑耐久性高于20％Pt/C催化劑，20％Pt/nafion-C在經(jīng)過(guò)5800次電化學(xué)加速后下降了63％，而20％Pt/C經(jīng)過(guò)3500次加速后電化學(xué)活性比表面積就下降了67％。 上述研究證實(shí)了通過(guò)Nafion的“偶聯(lián)”作用，以及通過(guò)改變Nafion、Pt和載體碳組分間的空間關(guān)系增大Pt與載體間的結(jié)合力，得