發(fā)布時間：2021-08-18 21:10

　　當(dāng)前,化石燃料長期使用以及過度燃燒的現(xiàn)狀引發(fā)了能源危機和環(huán)境污染等一系列問題,因而開發(fā)并研究出清潔可再生的替代能源已成為解決該問題的緊迫需要。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）具有自身清潔穩(wěn)定和高能量轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)勢,近幾年來被認為是化石燃料的有效替代者之一。在PEMFC中Pt金屬催化劑因其高價稀缺性以及極易受CO中毒等不利因素的影響而在商業(yè)化應(yīng)用中受到了限制。為了克服這一弊端,本研究工作通過向金屬Pt中引入廉價的3d過渡金屬鈷（Co）,并以具有較大比表面積和高導(dǎo)電性等優(yōu)異性質(zhì)的二維納米碳材料作為載體,運用一鍋熱溶劑法合成了載體負載的PtCo納米顆粒復(fù)合催化劑;在此方法中,以氯化三甲基十六烷基銨（CTAC）或L-脯氨酸為調(diào)控分子,分別以1-亞硝基-2-萘酚、液體吡咯、乙二醇為還原劑,通過調(diào)控金屬前驅(qū)體的投料比,可控合成了不同形貌的PtCo復(fù)合催化劑。利用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜（FTIR）,熱重分析（TGA）,X射線光電子能譜（XPS）,透射電子顯微鏡（TEM）等技術(shù)對制得的PtCo納米復(fù)合催化劑進行了結(jié)構(gòu)表征;在此基礎(chǔ)上,開展了該系列催化劑的合成機理及其電催化性能的研究（包括甲醇和乙二醇的... 

【文章來源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氧氣還原反應(yīng)機理中多條可能的反應(yīng)途徑圖

圖 1.2 直接甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖[16]與酸性電解質(zhì)的DMFCs不同，堿性溶液電解質(zhì)的DMFCs中含有大量的吸附在催化劑的表面生成含氧活化物，從而促進解離吸附過程中間產(chǎn)物避免催化劑中毒[10, 18]。但堿性電解液的存在降低了催化劑對甲醇的吸堿性電解液的 OH–易和醇類半極反應(yīng)產(chǎn)生的 CO2混合生成碳酸根[10]，堿性 DMFCs 的使用壽命。此外，DMFCs 的商業(yè)化應(yīng)用仍然受到電池的歐姆損失和電極動力學(xué)損失的影響。具體來說，甲醇氧化的陽極反應(yīng) 電子由于限制不能同時進行傳輸，從而造成陰極的動力學(xué)損失，并且陽產(chǎn)生的 CO 等反應(yīng)活性中間體會吸附在催化劑表面，使催化劑中毒，從化活性的不斷降低[19]。因此，選擇高效的電催化劑仍然是實現(xiàn) DMFC展的重點。發(fā)展較成熟的 DMFCs 在具有低成本、高能量密度等優(yōu)點的同時，也存、高毒性等弊端。相比之下，其他有機小分子液體燃料如乙二醇、丙三

陽極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：5/2O2+ 10H++ 6e → 5H2O堿性條件下：總反應(yīng)：2 6 2+ 5/2O2→ 2CO2+ 3H2O陽極反應(yīng)：2 6 2+ 10OH → 2CO2+ 8H2O + 10e 陰極反應(yīng)：5/2O2+ 5H2O + 6e → 10OH 圖 1.3 為乙二醇的電化學(xué)氧化機制圖，從圖中我們可以看出，除了完全氧化電化學(xué)產(chǎn)物 CO2外，還產(chǎn)生一系列諸如乙二酸、乙二醛、乙醛酸、乙醇醛等副產(chǎn)物[22]。一分子乙二醇完全氧化，理想狀態(tài)下可以釋放出 10 分子電子，而際過程中，反應(yīng)條件的不可逆，以及無法完全同步的電子傳遞和轉(zhuǎn)移狀態(tài)下，成了反應(yīng)電位的損失以及反應(yīng)活性的降低。因此尋找價格低廉、高效促進電子遞和轉(zhuǎn)移、并且性能優(yōu)異的電極催化劑是直接醇類燃料電池研究中十分重要的部分。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]室溫鐵磁性CoPt納米截角八面體的簡易合成及超高電催化特性表征（英文）[J]. 夏田雨,劉家龍,王守國,王超,孫陽,王榮明.  Science China Materials. 2017(01)



本文編號：3350633