本文關(guān)鍵詞：燃料電池高度有序化膜電極碳納米管—鉑粒子催化層制備研究

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【摘要】：膜電極(MEA)相當(dāng)于燃料電池的心臟,是由質(zhì)子交換膜、擴(kuò)散層以及催化層構(gòu)成。由于鉑基催化劑仍然是目前難以取代的,所以催化層不僅影響著燃料電池的性能,更影響著燃料電池的成本。隨著低鉑載量燃料電池的研究與納米材料的發(fā)展,膜電極的制備已經(jīng)開始了有序化階段,但是目前這些催化層結(jié)構(gòu)只是有限的有序化,多數(shù)催化劑顆粒仍然形成團(tuán)聚體。因此,如何制備低鉑載量高效率的高度有序化膜電極成為研究的焦點(diǎn)。本文提出了一種“樹干型”微觀高度有序化的膜電極結(jié)構(gòu)以及制備這種有序化膜電極的工藝路線。主要研究了模板法制備催化層的技術(shù)路線,包括制備的氧化鋁模板(Anodic Alumina Oxide template,簡(jiǎn)稱AAO)及參數(shù)討論,在模板孔道內(nèi)制備碳納米管(Carbon Nanometer Tube,簡(jiǎn)稱CNT)實(shí)驗(yàn)研究以及在碳納米管壁上沉積鉑粒子的實(shí)驗(yàn)研究。本論文研究工作的主要結(jié)論如下：1)采用兩步法制備出了符合生長(zhǎng)碳納米管要求的AAO模板。確定了最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)。2)陽(yáng)極氧化過(guò)程與電場(chǎng)支持下的溶解模型生長(zhǎng)機(jī)制一致。3)采用AAO浸漬檸檬酸,干燥后直接熱處理,不能生成碳納米管,只能得到無(wú)定形碳。4)采用催化裂解酞菁鐵可以得到直徑在20nnm左右的陣列碳納米管,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)參數(shù)。5)采用浸漬氯鉑酸還原鉑粒子的方法,可以將鉑粒子制備到碳納米管內(nèi)部,并大幅度提高電極反應(yīng)速率,可以應(yīng)用于制備碳納米管-鉑粒子催化層。
【關(guān)鍵詞】：催化層 氧化鋁模板 碳納米管 生長(zhǎng)鉑粒子
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM911.4;O613.71
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10
• 1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池10-14
• 1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)與原理11
• 1.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極11-12
• 1.2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池催化層制備方法12-14
• 1.2.4 制約膜電極發(fā)展的因素14
• 1.3 低鉑載量研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 研究的內(nèi)容與意義16-18
• 1.4.1 研究的目的16
• 1.4.2 研究的內(nèi)容16-18
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法18-26
• 2.1 碳納米管制備技術(shù)18-20
• 2.1.1 電弧放電法18
• 2.1.2 激光蒸發(fā)法18-19
• 2.1.3 催化裂解法19-20
• 2.2 模板法20-23
• 2.2.1 氧化鋁模板制備方法21-22
• 2.2.2 制備碳管步驟22-23
• 2.2.3 生長(zhǎng)鉑粒子方法23
• 2.3 本文研究的技術(shù)路線23
• 2.4 實(shí)驗(yàn)原料23-24
• 2.5 實(shí)驗(yàn)儀器24-26
• 第三章 氧化鋁模板制備結(jié)果及討論26-31
• 3.1 AAO模板的形貌表征26-27
• 3.2 陽(yáng)極氧化過(guò)程分析27-28
• 3.3 鋁片退火處理的影響28
• 3.4 溫度對(duì)孔徑的影響28-29
• 3.5 時(shí)間對(duì)磷酸擴(kuò)孔的影響29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-31
• 第四章 碳納米管制備結(jié)果討論31-37
• 4.1 模板法生長(zhǎng)碳納米管結(jié)果分析31-33
• 4.1.1 結(jié)果表征與分析31-33
• 4.2 催化裂解法制備陣列碳納米管33-36
• 4.2.1 形貌表征33-35
• 4.2.2 結(jié)果與討論35-36
• 4.3 本章小結(jié)36-37
• 第五章 生長(zhǎng)鉑粒子結(jié)果及討論37-44
• 5.1 普通碳管生長(zhǎng)鉑粒子結(jié)果分析37-39
• 5.2 碳納米管陣列生長(zhǎng)鉑粒子結(jié)果分析39-42
• 5.2.1 形貌表征與分析39-40
• 5.2.2 電化學(xué)特性分析40-42
• 5.3 本章小結(jié)42-44
• 結(jié)論與展望44-45
• 結(jié)論44
• 展望與建議44-45
• 致謝45-46
• 參考文獻(xiàn)46-51
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文51

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉志祥;錢偉;郭建偉;張杰;王誠(chéng);毛宗強(qiáng);;質(zhì)子交換膜燃料電池材料[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年Z1期

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本文編號(hào)：955626