發(fā)布時(shí)間：2021-04-01 03:35

　　氫能作為清潔能源備受青睞,質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）作為高效環(huán)保的能源轉(zhuǎn)換裝置被廣泛應(yīng)用于氫能的轉(zhuǎn)化。而水煤氣變換后富氫氣體中殘留的CO（約1%）會(huì)嚴(yán)重毒化PEMFCs的Pt電極,因此需采用有效手段降低CO濃度至100 ppm以下。目前,在催化劑作用下進(jìn)行的CO優(yōu)先氧化（CO-PROX）是去除富氫氣體中CO的有效方法。其中,銅鈰催化劑因成本低、活性高被認(rèn)為具有較好的應(yīng)用前景,但其低溫段催化活性仍然需要改進(jìn)。由于Pt基催化劑對(duì)CO氧化反應(yīng)表現(xiàn)出較好的低溫催化活性,因此通過(guò)Pt修飾的銅鈰催化劑將有望提高CO-PROX低溫段催化性能。本論文研究了Pt修飾的銅基催化劑對(duì)CO-PROX的催化性能,重點(diǎn)闡明Pt與Cu之間的協(xié)同作用增強(qiáng)催化性能機(jī)制,在原子尺度上揭示其催化機(jī)理、構(gòu)效關(guān)系和調(diào)控方法。具體研究?jī)?nèi)容如下:1、采用模板法結(jié)合液相還原法制備一系列Pt/CuO-CeO₂催化劑,系統(tǒng)探究Pt含量對(duì)CO-PROX催化性能的影響機(jī)理。結(jié)果表明較高的Pt含量能夠有效促進(jìn)銅鈰的還原、增加CO吸附位點(diǎn),從而提高了CO-PROX低溫段催化活性。結(jié)合CO-TPD表征,CO完全轉(zhuǎn)化溫... 

【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PEMFCs的工作原理示意圖

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文化性能。然而，只有在 O2過(guò)量的情況下才能實(shí)現(xiàn) CO 的完全轉(zhuǎn)化，這造。因此，Pt/CeO2催化劑的 CO2選擇性相對(duì)較低。此外，當(dāng)還原性金屬氧化體系時(shí)，其能夠有效地提升催化性能。例如，當(dāng)向 Pt/Al2O3催化劑中加劑活性明顯增強(qiáng)，而活性的提高源于雙活性位點(diǎn)的存在，因?yàn)榧{米尺寸氧活化能力，所以 Fe 氧化物的加入提供了 O2的活化位點(diǎn)進(jìn)而有利于 CO[50]采用原子層沉積法(ALD)將原子分散的氫氧化鐵選擇性沉積在二氧化硅表面(如圖 1.3 所示)。該體系于 198-380 K 的溫度范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn) CO 的活性約為傳統(tǒng)氧化鐵負(fù)載 Pt 體系的 30 倍。原位 X 射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)測(cè)以 Fe1(OH)x簇的形式錨定在 Pt 納米粒子表面，結(jié)合 DFT 理論計(jì)算表明點(diǎn)較易與 CO 反應(yīng)并促進(jìn) O2活化。

圖 1.3 xcFe-Pt/SiO2催化劑的合成方案，F(xiàn)e 負(fù)載以及形貌Fig. 1.3 Synthetic scheme, Fe loadings and morphology of the xcFe–Pt/SiO2catalysts[50].此外，大量研究發(fā)現(xiàn)在貴金屬催化劑中加入適量的堿(Li，Na，K，Rb，Cs)或堿土金屬(Mg)使得 PROX 活性和選擇性顯著增加。在各種添加劑中[51-54]，堿金屬 K 的促進(jìn)效應(yīng)最為顯著。據(jù)報(bào)道，當(dāng)原子比 K/Pt=10/1 時(shí)，K-Pt/Al2O3催化劑于 80℃時(shí)的活性為 Pt/Al2O3催化劑的 20倍，并且在 100-140℃溫度范圍內(nèi)能夠?qū)?CO 濃度降低到 10ppm 以下[52]。有趣的是，似乎 K的促進(jìn)作用在惰性氧化物負(fù)載的 Pt 催化劑上比在可還原氧化物負(fù)載的 Pt 催化劑上更為明顯。Tanaka 等人[54]發(fā)現(xiàn)，與K-Pt/ZrO2、K-Pt/Nb2O5和K-Pt/TiO2催化劑相比，K-Pt/Al2O3和K-Pt/SiO2具有更高的 CO 轉(zhuǎn)化率和 CO2選擇性，其較高的催化性能可能歸因于 Al2O3和 SiO2載體較大的比表面積有助于活性物種的分散。1.3.2 金基貴金屬催化劑

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新能源“風(fēng)口”下的中國(guó)氫經(jīng)濟(jì)之路[J]. 張景新,胡紅梅.  新材料產(chǎn)業(yè). 2019(02)
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[3]國(guó)際能源格局發(fā)展新趨勢(shì)[J]. 朱軒彤.  中國(guó)能源. 2011(01)



本文編號(hào)：3112618