近些年來,能源短缺和環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,尋找環(huán)境友好型高效有潛力的能源,已經(jīng)成為一個(gè)越來越緊迫的任務(wù)。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）作為燃料電池中一種環(huán)境友好的能量儲(chǔ)存設(shè)備,具有較高的能量密度和能量轉(zhuǎn)換效率,已經(jīng)引起了科學(xué)界的廣泛注意。然而,與快速的陽極反應(yīng)相比,陰極材料上緩慢的氧還原反應(yīng)速率嚴(yán)重阻礙了燃料電池的高效性。到目前為止,鉑金屬以及鉑基合金材料是燃料電池最好的催化劑。然而,由于鉑價(jià)格高昂,耐久性差,嚴(yán)重阻礙了它們?cè)谏虡I(yè)上大規(guī)模的應(yīng)用。因此發(fā)展價(jià)格低廉、高能量儲(chǔ)存效率的新型催化劑面臨著巨大的挑戰(zhàn)。石墨烯作為一種價(jià)格低廉的碳材料,具有較大的比表面積、優(yōu)良的機(jī)械穩(wěn)定性、較高的能量密度、壽命長等優(yōu)點(diǎn),在電催化領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。但是石墨烯本身并不具備催化活性,要想產(chǎn)生催化活性,需要將雜原子摻雜到石墨烯中,通過調(diào)整電子結(jié)構(gòu),打破電荷的中性,從而創(chuàng)造催化活性位點(diǎn)。本研究工作主要集中在非貴金屬摻雜石墨烯催化劑方面的研究。摻雜后的石墨烯保持著與完美石墨烯相似的構(gòu)型,具有較大的表面積、高的載流子遷移率、良好的力學(xué)性質(zhì)以及非常好的化學(xué)穩(wěn)定性,可是由于組成成分的變化使得其催化性質(zhì)截然不同。本工... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

一質(zhì)子交換膜姍料電池的工作原理

ｅ的催化劑層??圖１－２質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理??１．２．３質(zhì)子交換膜燃料電池不足之處??當(dāng)前ＰＥＭＦＣ還難以廣泛應(yīng)用，主要是由于以下幾個(gè)原因。首先，質(zhì)子交換??膜燃料的燃料氫氣的制備需要消耗大量的能量，制氫技術(shù)成本較髙，經(jīng)濟(jì)性??差。氫氣的易燃易爆（濃度范圍６．２％－７１．４％）特性導(dǎo)致其使用、存儲(chǔ)和運(yùn)輸都??存在著安全隱患。由于氫原子過于活潑和體積小，幾乎可以與任何金屬反應(yīng)。??現(xiàn)有的儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存氫的壓力都不夠大，能存儲(chǔ)的氫氣量小，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模??的應(yīng)用。此外，氫氣在低溫下的性能十分差。??其次，對(duì)于ＰＥＭＦＣ的反應(yīng)機(jī)理，科研界還存在著較大的爭(zhēng)議。特別是在陰??極催化劑上

??對(duì)于ＰｔＦｅｘ／ＯＭＣ（有序介孔碳）（ｘ＝ｌ－３），伏安曲線見圖１－４。研宄表明??ＰｔＦｅ３／ＯＭＣ電催化活性的提高首先可以歸因于ＰｔＦｅ３納米粒子在ＯＭＣ內(nèi)介孔通??道上的高度均勻分散，直徑３．３?ｎｍ的ＰｔＦｅ３納米粒子可以加速Ｐｔ－ＯＨ基團(tuán)的形成。??同時(shí)，ＰｔＦｅ３納米粒子可以對(duì)Ｃ０／Ｈ２的氧化提供比純鉑更低的起始電壓，更有利??于Ｃ－Ｈ的斷裂和抗Ｃ０的毒性。此外，ＰｔＦｅ：（納米粒子與ＯＭＣ基體之間的更大??的表面積，更好的孔隙結(jié)構(gòu)和更完整的結(jié)構(gòu)，可以有效地促進(jìn)液相電化學(xué)反應(yīng)中??反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳輸［１８］。??｛：多聲??■■＿＿＿?????ｉ?Ｏ?ｔ—ｌ—??????ｒ？??????０．０?０．２?０．４?０，６?ｆｔ．８?１０?０，０?０，２?０４?０６?０．８?１．０??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ／Ｖ?ｖｓ?ＳＣＥ?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?／?Ｖ?ｖｓ?ＳＣＥ??圖１－４在０２飽和的條件下，每分鐘２５００轉(zhuǎn)速、５Ｈ１ＶＳ－１的掃描速度下，Ｐｔ／ＯＭＣ和??ＰｔＦｅＶＯＭＣ催化劑上氧還原反應(yīng)（ＯＲＲ）的催化活性極化曲線圖：（ａ）含１?Ｍ甲醇的０．５?Ｍ??的Ｈ２Ｓ０４溶液；（ｂ）不含甲醉的０．５ＭＷＨ２ＳＯ４溶液［１８］。??除了?ＰｔＦｅ３以外

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]21世紀(jì)世界能源發(fā)展的10個(gè)趨勢(shì)[J]. 孫曉仁,孫怡玲.  科技導(dǎo)報(bào). 2004(05)
[2]燃料電池的原理、技術(shù)狀態(tài)與展望[J]. 衣寶廉.  電池工業(yè). 2003(01)



本文編號(hào)：2927196