隨著全球?qū)δ茉葱枨蟮难杆僭黾右约碍h(huán)境惡化加劇等問題。發(fā)展清潔能源成為國家目前的重大需求,其中燃料電池作為一種非常典型的清潔能源引起了研究人員的廣泛關注。燃料電池可以將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能,功率密度高,清潔環(huán)保,在便攜式電子產(chǎn)品和交通工具等領域具有巨大的應用潛力,有望在未來超過傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換裝置的使用。但是燃料電池仍然面臨著一些如成本高、壽命短、環(huán)境適應性弱等方面的挑戰(zhàn),其中最主要的問題就是成本高,而高昂的成本主要來自于陰極氧還原(ORR)的Pt-基催化劑。雖然Pt-基催化劑催化活性很高,但是存在著穩(wěn)定性差,價格昂貴等問題,嚴重阻礙了燃料電池的大規(guī)模應用。因此發(fā)展高活性、長壽命的低成本催化劑具有重要意義。其中過渡金屬和氮共摻雜碳(M-N_x/C)催化劑由于價格低廉,其金屬位點外層電子容易得失,具有較強的氧化還原性能引起人們的廣泛的關注。而且氮原子可以通過穩(wěn)定金屬原子,并降低金屬原子的外層電子密度,從而增強金屬原子與氧過渡態(tài)的結(jié)合能,來降低ORR的過電勢,被廣泛地應用于電催化還原反應。然而,現(xiàn)有M-N_x/C催化劑依然面臨著金屬活性位點數(shù)量不高的...

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖（電池主要由表面涂有催化劑的多孔陽極和陰極、以及置于其間的固體聚合物電解質(zhì)三個部分構(gòu)成）

第一章緒論3總反應：2H2+O22H2O（1-1）陽極（HOR）：2H2→4H++4e-，E0=0.00V（vs.RHE）（1-2）陰極（ORR）：O2+4H++4e-→2H2O，E0=1.23V（vs.RHE）（1-3）上述反應中陽極電過勢接近零，因此H2-O2燃料電池的電壓差....

圖1-2典型的ORR極化曲線圖

合質(zhì)子和電子生成H2O。三種反應途徑相比，第一種主要產(chǎn)物為過氧化物，第二種反應動力學緩慢，第三種4e-過程能量轉(zhuǎn)換效率最高，是最理想的反應途徑，但是勢壘比2e-要高，ORR反應更易于按照第一和第二種途徑反應，所以ORR催化劑的選擇非常重要。在對ORR催化劑性能進行測試的過程中，由....

圖1-3（a）核殼結(jié)構(gòu)Pt/C@PANI催化劑的制備方案

金屬配位嵌段共聚物構(gòu)建高濃度金屬位點氧還原反應催化劑6Pt/C@PANI催化劑（圖1-3）[27]。在碳負載的Pt基催化劑之外，研究人員還從合金方面開發(fā)出一系列鉑基合金材料（PtM）來作為純鉑催化劑的替代品，PtM不僅成本降低，其高導電性及金屬位點間的相互作用進一步強化了氧中間體....

圖1-4PtxNi/C和Pt/C在0.1MHClO4中的（a）線性掃描伏安曲線（LSV），（b）面積比活性，（c）

第一章緒論7圖1-4PtxNi/C和Pt/C在0.1MHClO4中的（a）線性掃描伏安曲線（LSV），（b）面積比活性，（c）質(zhì)量活性；穩(wěn)定性試驗前后的（d）循環(huán)伏安圖（e）LSV（f）Pt1.5Ni/C和Pt/C的面積比活性和質(zhì)量活性。PtxNi/C合金比Pt/C表現(xiàn)出更高的催....

本文編號：3903673