燃料電池因其具有較高的能量轉(zhuǎn)化率,并且在使用過程無污染物產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是未來最具前景的能源動(dòng)力裝置。但燃料電池中陰極氧還原反應(yīng)存在的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢、反應(yīng)途徑多樣化問題是影響整個(gè)電池效率的關(guān)鍵因素。目前燃料電池常用的陰極催化劑為Pt基催化劑,但鉑儲(chǔ)量有限,價(jià)格昂貴,在電極反應(yīng)中易發(fā)生毒化等缺點(diǎn),限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此,尋找一種高效、廉價(jià)、穩(wěn)定性高的非貴金屬陰極催化劑來代替Pt基催化劑成為了研究熱點(diǎn)。近年來,人們發(fā)現(xiàn)過渡金屬/雜原子摻雜碳材料具有優(yōu)異的氧還原催化性能和高的穩(wěn)定性,有望成為能夠替代Pt基催化劑的新型氧還原催化劑。本論文采用三種不同類型的前驅(qū)體分別制備了鐵/氮摻雜多孔碳材料,并作為氧還原反應(yīng)催化劑,對(duì)催化劑進(jìn)行了形貌、結(jié)構(gòu)、組成以及電化學(xué)性能表征。本論文具體研究?jī)?nèi)容如下:1.以鐵基離子液體為前驅(qū)體合成鐵氮共摻雜多孔碳作為氧還原反應(yīng)催化劑。以二氧化硅球?yàn)槟０?離子液體[Bmim]FeCl₄為前驅(qū)體提供鐵源、氮源和碳源,經(jīng)過一步熱解成功地制備了具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的多孔鐵/氮共摻雜碳（Fe-N/C）,并用作氧還原反應(yīng)催化劑。在催化劑制備過程中,考察了不同煅燒溫度... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

H2/O2PEMFC的工作原理示意圖

(a)PEM-DMFC和(b)AEM-DMFC的工作原理示意圖

（圖中 a、b、*分別為吸附物種、本體和電極附近），在酸性情況致分為兩種：接反應(yīng)途徑，O2直接發(fā)生四電子還原反應(yīng)生成 H2O，反應(yīng)方程式4H++ 4e-→ 2H2O 續(xù)反應(yīng)途徑，O2在陰極先發(fā)生一個(gè)二電子還原反應(yīng)生成中間產(chǎn)物生二電子還原反應(yīng)生成 H2O，也可能直接從溶液中析出生成產(chǎn)物不穩(wěn)定，還可能發(fā)生可逆反應(yīng)，分解為 O2重新參與到氧還原反為：+ 2H++ 2e-→ 2H2O2中間產(chǎn)物 H2O2進(jìn)一步發(fā)生還原反應(yīng)，+ 2H++ 2e-→ 2H2O 可逆反應(yīng)分解為 O2，→ O2+ 2H2O

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]球狀多孔Fe-N-C復(fù)合催化劑的制備及其氧還原催化性能[J]. 李珅珅,蘇苗軍,劉威華,劉勇.  化學(xué)研究. 2018(04)
[2]鈷-氮共摻雜石墨烯基二維介孔碳納米材料用于氧還原催化劑[J]. 朱軍杰,段純,梁彥瑜.  化學(xué)研究. 2018(03)
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本文編號(hào)：3606672