鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1103次 | 2019年04月10日
燃料電池中陽(yáng)極催化劑的研究
甲醇的陽(yáng)極催化劑的研究及現(xiàn)狀到目前為止,相對(duì)于乙醇、異丙醇等一些有機(jī)小分子,關(guān)于甲醇電載化的研究,無(wú)論是技術(shù),還是機(jī)理、工藝,都已經(jīng)比較成熟。
經(jīng)過(guò)多年的研究表明,在質(zhì)子交換膜(PEM)均正常工作的強(qiáng)映性環(huán)境中,唯一保持甲醇電氧化反應(yīng)的德定性和活性的催化劑是鉑。
由于Pt的d8軌道排布,具有空穴,因此在鉑催化劑上,甲醇的吸附反應(yīng)可以很好地進(jìn)行,并容易發(fā)生C一H斷裂;但在甲醇的吸附分離中產(chǎn)生的毒性物質(zhì)(強(qiáng)吸附的c)o,可以搜蓋催化劑的部分電活性位,高分散的鉑黑上,CO對(duì)鉑催化劑的影響雖然小,但是小擔(dān)載t的鉑催化劑仍使醇不能有效地進(jìn)行電氧化反應(yīng)。
為克服tP催化劑的中毒效應(yīng),人們又進(jìn)行了Pt基合金電極的制備,已有的成熟的催化劑有Pt-Ru,Pt-Sn等合金催化劑。
目前,為了降低成本,提高催化劑的電催化性能,人們已從改變制備方法和改變載體兩方面來(lái)對(duì)電催化劑進(jìn)行研究,并取得了一定的效果。
制備方法主要有浸清法、共沉淀法、溶膠法、電化學(xué)沉積法和機(jī)械混合法等。wnag和Hs加g利用乙醇還原法制備了Pt和ptru/c催化劑。制備過(guò)程中使用了3-硫映丙烷基氮氧化餒(sB12),表面活化劑SB12的使用是為了防止在還原過(guò)程中金屬膠體的聚集。Chnetcia使用微波輻照法制備了Pt/C催化劑。由此制得的Pt/C電催化劑,對(duì)甲醇的電氛化反應(yīng)比商業(yè)P燈C電催化劑表現(xiàn)了更好的性能。
Zhuo等采用共沉積法制備了基于Pt的納米徽粒。金屬徽粒在碳表面的搜蓋是非常一致2.0一3.5nm),更大程度上提高了Pt對(duì)甲醇電氧化性能的作用。而改變載體主要通過(guò)電沉積的手段將Pt微粒沉積在聚乙烯膜上。
實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電沉積物沉積的機(jī)理及它們?cè)诰酆象w膜中的組成對(duì)催化性能有很大的影響,其電極的反應(yīng)機(jī)理都一樣,證明起主要作用的就是沉積物的結(jié)構(gòu)特性。還有人通過(guò)電鍍法和化學(xué)鍍法將Pt沉積到A味面,發(fā)現(xiàn)樣品的性能要優(yōu)于純Pt.
近年來(lái),人們也把目光投向了二元金屬的氧化物電催化劑的制備上。利用氧化物調(diào)變的方式進(jìn)行摻雜,使催化劑中的R能更好地吸附氮,加快甲醇中問(wèn)產(chǎn)物的脫除。
對(duì)于pt-wo3催化劑,已經(jīng)引起比較大的關(guān)注。研究表明Pt-wo3仇對(duì)甲醇的氧化活性具有很高的影響。由于鎢是比較活潑的金屬,氧化態(tài)易變,當(dāng)打開(kāi)兩個(gè)Pt-o-w時(shí)便形成PtOH活性基團(tuán),便創(chuàng)造了界面的活性位,其速率控制步驟將為攻擊氧化CO步驟。對(duì)于Pt一Tio2復(fù)合催化劑,本實(shí)驗(yàn)組也進(jìn)行了制備和分析。
由于Tio2不同的晶型結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑活性具有很大的影響,因此,通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)條件,改變催化劑組分的比例來(lái)獲得比較好的晶型,更好地促進(jìn)活性基團(tuán)的生成,進(jìn)一步提高活性。另外有研究報(bào)道表明-Pt-sno2電催化的研究和稀土金屬氧化物ceo2作電催化劑調(diào)變的工作也在進(jìn)行。
下一篇:電池性能的作用分析