脉冲电沉积制备直接甲醇燃料电池电极研究

论文摘要

近年来发展起来的直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其燃料来源丰富、价格便宜、运输和储存较安全、能量密度高等优点而受到广泛重视。然而,阳极催化剂催化活性低等问题限制了DMFC的实际应用。为了降低Pt、Ru等贵金属的用量,人们一直努力提高催化剂的活性和利用率。 本文通过前驱物预置脉冲电沉积法制高利用率Pt/C和PtRu/C催化剂电极,利用XRD、EDS、电化学技术表征了Pt及PtRu粒子的粒径和电化学表面积,借助于循环伏安方法评价了电极对甲醇氧化的电催化活性和稳定性,并用旋转圆盘电极测定了甲醇氧化的动力学,求出了部分动力学参数。 沉积参数的考察结果表明,不同的沉积频率、沉积时间对所制金属催化剂粒径及形貌有较大的影响,说明了脉冲电沉积法是一种简单、粒径可控的制备DMFC电极的方法。 通过优化各种组分含量,制得的电极对甲醇氧化的电催

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述及选题
• 1.1 燃料电池发展简史
• 1.2 甲醇电化学氧化及氧电化学还原基本过程及机理
• 1.2.1 基本过程
• 1.2.2 甲醇电化学氧化基本过程与机理
• 1.2.3 氧电化学还原基本过程及机理
• 1.3 直接甲醇燃料电池电催化剂的主要体系
• 1.3.1 阳极电催化剂
• 1.3.2 阴极电催化剂
• 1.4 直接甲醇燃料电池电催化剂的制备方法
• 1.4.1 浸渍-液相还原法
• 1.4.2 气相还原法
• 1.4.3 离子交换法
• 1.4.4 铂溶胶法
• 1.4.5 气相沉积法
• 1.4.6 球磨法
• 1.5 电极制备方法
• 1.5.1 扩散层的制备
• 1.5.2 催化层的制备
• 1.6 电化学还原沉积法制备 DMFC电极
• 1.6.1 电沉积法制备 DMFC电极目前发展现状
• 1.6.2 脉冲电沉积的一般概念
• 1.7 催化剂的物性表征，电化学特性及其表征方法
• 1.7.1 催化剂金属粒子粒径、表面积及其利用率的表征
• 1.7.2 催化剂活性及稳定性的电化学测试
• 1.8 本论文的工作
• 1.8.1 研究方向
• 1.8.2 研究内容
• 第二章 实验总述
• 2.1 电极的制备
• 2.1.1 载体、化学试剂和仪器
• 2.1.2 电极制备
• 2.2 电极电沉积方法与电化学测试
• 2.3 催化剂旋转圆盘电极测试
• 2.4 催化剂的表征
• 第三章 Pt/C及 PtRu/ C电催化剂、催化电极
• 3.1 前言
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 无活性物电极和 Pt、PtRu、Ru电极的电化学表征
• 3.2.2 无活性物电极和 Pt、PtRu、Ru电极的XRD表征
• 3.2.3 扫描电镜（SEM）表征
• 3.2.4 脉冲沉积参数对电极性能的影响
• 3.2.5 制备过程工艺参数对电极性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 甲醇氧化动力学
• 4.1 前言
• 4.2 催化剂的旋转圆盘电极测试
• 4.2.1 实验过程
• 4.2.2 催化剂的电化学表征
• 4.2.3 旋转圆盘动力学测试
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论和建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文