燃料電池是一種環(huán)保、高效的可移動(dòng)能源發(fā)電裝置。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)作為燃料電池的重要代表之一,因具有工作溫度低、啟動(dòng)速度快、操作方便、使用壽命長(zhǎng)、能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn),在交通、軍事等方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但目前該電池的商業(yè)規(guī)模化發(fā)展受到了諸多因素的阻礙。其中,使用大量的稀有貴金屬Pt作為陰極氧還原催化劑導(dǎo)致的高制作成本問題,就是制約PEMFC推廣與應(yīng)用的重要因素之一。因此,為了促進(jìn)PEMFC的進(jìn)一步發(fā)展,我們急需找到一種氧還原(ORR)性能優(yōu)越的廉價(jià)非貴金屬催化劑以取代Pt基催化劑,降低Pt的損耗。多年的研究發(fā)現(xiàn),FeN/C類催化劑表現(xiàn)的氧還原催化性能較好,是最具有開發(fā)潛力的非貴金屬電催化材料之一。但該類催化劑在強(qiáng)酸環(huán)境下的活性與穩(wěn)定性較差。近年,雜原子(B、N、P,S和F等)摻雜碳基材料制備出了諸多ORR性能優(yōu)異的電催化劑。其原理是利用雜原子與碳原子電負(fù)性的不同,通過摻雜對(duì)碳材料的表面電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控,進(jìn)而改變催化劑的電催化性能。由于S獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu),以及N、S之間較強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng),N、S共摻雜碳基催化劑通常表現(xiàn)出比其他雜原子摻雜材料更加優(yōu)異的氧還原活性。最近,N、S共...

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 PEMFC的工作原理
        1.2.2 PEMFC的陰極氧還原過程
    1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池陰極氧還原催化劑
        1.3.1 貴金屬催化劑
        1.3.2 非貴金屬催化劑
        1.3.3 非金屬催化劑
    1.4 本論文的研究目的、意義及研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 論文的研究目的與意義
        1.4.2 論文的研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器
    2.2 催化劑的制備
        2.2.1 不同硫源及其含量制備的催化劑
        2.2.2 不同熱處理?xiàng)l件制備的催化劑
        2.2.3 不同氮含量制備的催化劑
    2.3 催化劑的電化學(xué)表征
        2.3.1 漿液的配制
        2.3.2 工作電極的制備
        2.3.3 電化學(xué)測(cè)試
    2.4 催化劑的物相表征
        2.4.1 氮?dú)獾牡葴匚摳椒y(cè)試(BET)
        2.4.2 熱重分析(TGA)
        2.4.3 X-射線衍射譜分析(XRD)
        2.4.4 透射電子顯微鏡分析(TEM)
第三章 催化劑前驅(qū)體中硫源對(duì)催化劑氧還原活性的影響
    3.1 引言
    3.2 硫源對(duì)催化劑的影響
        3.2.1 硫含量對(duì)催化劑氧還原活性的影響
        3.2.2 硫源類型對(duì)催化劑氧還原活性的影響
        3.2.3 二次熱處理對(duì)催化劑氧還原活性的影響
    3.3 本章小結(jié)
第四章 催化劑前驅(qū)體中氮源對(duì)催化劑氧還原活性與穩(wěn)定性的影響
    4.1 引言
    4.2 氮源含量對(duì)催化劑氧還原活性的影響
    4.3 催化劑的穩(wěn)定性初探
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄



本文編號(hào)：3840787