燃料電池因能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好、安靜等諸多優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為最有應(yīng)用前景的綠色氫能轉(zhuǎn)化裝置。Pt基催化劑是目前性能最優(yōu)異的氧氣還原（ORR）電催化劑,但是Pt金屬昂貴且易中毒等致命缺點(diǎn)直接阻礙了燃料電池的商業(yè)化發(fā)展,因此開(kāi)發(fā)新型高效非貴金屬陰極電催化劑是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在非貴金屬陰極電催化劑中,過(guò)渡金屬-氮-碳（M-N-C）復(fù)合物因其低成本、高活性和高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)已引起國(guó)內(nèi)外科研人員的廣泛關(guān)注。該類(lèi)催化劑通常由含氮前驅(qū)體在一定的氣氛中煅燒所制得,其催化活性與其前驅(qū)體化學(xué)組成、煅燒溫度以及氣氛等要素息息相關(guān),但是目前科研界對(duì)其催化機(jī)理尚存較大爭(zhēng)論。因此,以高效ORR電催化為功能導(dǎo)向,開(kāi)展新型高活性氮摻雜金屬碳催化材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可控制備研究,對(duì)燃料電池的商業(yè)化發(fā)展具有重要意義。本論文以葡萄糖為碳源,無(wú)機(jī)鈷鹽為鈷源,分別以含氮有機(jī)小分子乙二胺四乙酸（EDTA）和三聚氰胺為氮源,并詳細(xì)優(yōu)化熱解溫度和金屬負(fù)載量,經(jīng)一步熱解法可控制備得到兩類(lèi)鈷基氮摻雜介孔碳材料。通過(guò)對(duì)樣品化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、形貌以及ORR電催化性能等進(jìn)行詳細(xì)表征和分析,系統(tǒng)探討熱解溫度、金屬含量、氮源和碳載體等因素對(duì)其電催化性能的... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１質(zhì)子交換膜Ｈ２－〇２燃料電池??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｐｒｏｔｏｎ?Ｅｘｃｈａｎｇｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｈ２－Ｏ２?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ．??

—?ｊ?Ｉ?ｉ?ｊ?＾ｐ＾ｎｔｔｏｗ??ＪＷ＞ｔｍｉｔｃｅ＜??圖１－１質(zhì)子交換膜Ｈ２－〇２燃料電池??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｐｒｏｔｏｎ?Ｅｘｃｈａｎｇｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｈ２－Ｏ２?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ．??目前，ＨＯＲ在Ｐｔ基催化劑如ＰｔＲｕ合金反應(yīng)動(dòng)力學(xué)快，過(guò)電位小，而且電化學(xué)穩(wěn)??定性高，但是ＯＲＲ即使在現(xiàn)階段催化活性最高的Ｐｔ基催化劑也動(dòng)力學(xué)遲緩，過(guò)電位??約３００?ｍＶ，而且電化學(xué)穩(wěn)定性也欠佳，Ｐｔ金屬流失嚴(yán)重［８］。而Ｐｔ金屬稀有、昂貴等??致命缺點(diǎn)，直接影響燃料電池的應(yīng)用成本和應(yīng)用的持續(xù)性。因此，為了推進(jìn)燃料電池??的商業(yè)化發(fā)展，主要從兩個(gè)方面開(kāi)展工作：（１）降低Ｐｔ的負(fù)載量，如與非貴金屬合金??化或顆粒小尺寸化，提高其催化效率；（２）發(fā)展高效和高穩(wěn)定性非貴金屬催化劑以完??全替代Ｐｔ金屬催化劑，從而徹底避免對(duì)Ｐｔ金屬的依賴。??１．２陰極氧氣還原反應(yīng)催化劑的研究現(xiàn)狀??ＯＲＲ反應(yīng)復(fù)雜而且動(dòng)力學(xué)遲緩產(chǎn)生高過(guò)電位

自以５丨１１企丨等［％于上世紀(jì)六十年代發(fā)現(xiàn)金屬酞菁化合物（ＣｏＰｃ）前驅(qū)體焙燒產(chǎn)物??Ｃｏ－Ｎｘ具有良好的ＯＲＲ催化活性與穩(wěn)定性以來(lái)，過(guò)渡金屬大環(huán)配合物如金屬卟啉，金??屬酞菁等（如圖１－３所示），引起廣大科研工作者的注意與興趣。該類(lèi)催化劑是最有潛??力替代Ｐｔ基催化劑的候選者之一，其結(jié)構(gòu)共同特點(diǎn)是Ｍ－Ｎ４結(jié)構(gòu)單元（Ｍ＝Ｃｏ、Ｆｅ、??Ｃｕ、Ｎｉ和Ｍｎ）?［２９，３ｆｆｌ，其催化活性取決于含氮金屬大環(huán)配合物前驅(qū)體化學(xué)組成（含中??心金屬種類(lèi)）、載體以及焙燒溫度等關(guān)鍵要素。迄今為止，該類(lèi)催化劑的高活性ＯＲＲ??催化劑機(jī)理尚不明確如中心金屬Ｍ在催化過(guò)程中的作用，其性能拓展和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍??有較大空間。??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 侯明,衣寶廉.  電化學(xué). 2012(01)
[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)：3516278