質(zhì)子交換膜燃料電池是一種高效的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)化裝置,是構(gòu)建可持續(xù)清潔新能能源系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分。Pt是加速燃料電池核心反應(yīng)速度包括氧還原反應(yīng)（ORR）和甲醇氧化反應(yīng)（MOR）,滿足功率輸出的關(guān)鍵催化材料。然而由于Pt價(jià)格高昂所導(dǎo)致的燃料電池總成本過高的問題一直存在,限制了燃料電池大規(guī)模的應(yīng)用。因此,設(shè)計(jì)高效的電催化劑以最大限度地提高Pt的利用率,從而降低Pt的載量,成為燃料電池未來發(fā)展的一個(gè)重要方向。為此,本項(xiàng)目通過引入過渡金屬與Pt形成二元或多元合金來減少Pt的用量,通過表面活性劑或者誘導(dǎo)劑調(diào)控出具有特殊形貌、組成和尺寸大小的納米結(jié)構(gòu)催化劑,進(jìn)而提高催化劑的活性。具體研究結(jié)果如下:（1）分層骨架Pt-Ni納米晶的制備及其電催化性能研究:以H₂Pt Cl₆·6H₂O與Ni（CH₃COO）₂·4H₂O作為前驅(qū)體,OAM（油胺）作為還原劑和溶劑,在CTAC（十六烷基三甲基氯化銨）以及H₂SO₄的作用下,通過一鍋溶劑熱法和... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

單體電池結(jié)構(gòu)

廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文鉑基納米結(jié)構(gòu)催化劑的制備及其電催化性能研究4碳紙或碳布，它能夠支撐催化層，收集電流，是引導(dǎo)燃料進(jìn)入電池結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣體通道和產(chǎn)物水的排出通道。質(zhì)子交換膜通常使用的是美國杜邦公司生產(chǎn)的全氟磺酸膜，只能通過質(zhì)子，起到隔離陰極和陽極的作用，在膜的兩側(cè)分別為陽極催化層和陰極催化層，催化層可以降低反應(yīng)物的活化能，控制著電池內(nèi)部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率，是燃料電池的核心部分。PEMFC能夠在30-120℃下正常工作、能量轉(zhuǎn)換率高、無污染，是一種理想的替代能源。根據(jù)陽極反應(yīng)中燃料的不同，質(zhì)子交換膜燃料電池可以被分為氫氧燃料電池和直接甲醇燃料電池。1.3.1氫氧燃料電池圖1-2氫燃料質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理Fig.1-2Theworkingprincipleofhydrogenfuelprotonexchangemembranefuelcell.氫氧燃料電池（氫燃料質(zhì)子交換膜燃料電池）是以氫氣或者重整氫氣作為燃料，氧氣或空氣作為氧化劑的電池裝置，在燃料電池內(nèi)部氫氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能[10-12]。氫燃料的使用不僅能提供高效能源同時(shí)還能降低二氧化碳的排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)很重要。而且氫氣的來源廣泛，它可以從天然氣、煤、碳?xì)浠衔铩⑸镔|(zhì)甚至是城市垃圾中通過重整等技術(shù)以及分解水來產(chǎn)生，是一種可持續(xù)發(fā)展的燃料[5]。因此世界各國對(duì)氫燃料電池的發(fā)展越來越重視。隨著快速的發(fā)展，一些問題也相繼顯現(xiàn)出來，如所用的電催化劑Pt的價(jià)格昂貴、催化活性和穩(wěn)定性不高、氫氣的儲(chǔ)存不安全等，大大阻礙了它的商業(yè)化進(jìn)程。但是氫燃料電池帶來的紅利依然吸引著各國學(xué)者對(duì)它的研究。隨著儲(chǔ)氫技術(shù)的

廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文鉑基納米結(jié)構(gòu)催化劑的制備及其電催化性能研究6反應(yīng)后生成的水與反應(yīng)尾氣一起從陰極流場排出。總反應(yīng)方程式：CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O(1-6)圖1-3直接甲醇燃料電池工作原理。Fig.1-3Theworkingprincipleofdirectmethanolfuelcell.盡管DMFC設(shè)計(jì)簡單、燃料可以直接利用、添加方便，理論能量高等優(yōu)點(diǎn)，但是實(shí)際工作中，依然存在一些問題有待解決[13–15]：1、催化劑多使用貴金屬鉑，成本太高。2、甲醇在陽極氧化過程中會(huì)生成CO等中間產(chǎn)物，造成電催化劑中毒現(xiàn)象，影響DMFC正常工作。3、質(zhì)子交換膜普遍使用的是Nafion膜，它除了質(zhì)子可以自由出入外，甲醇分子也可以通過向陰極滲透，不但降低甲醇的利用率，還會(huì)影響陰極氧還原反應(yīng)，進(jìn)而降低DMFC的效能。針對(duì)以上問題，科研人員研究的主要方向：降低電催化劑的成本以及提高催化劑的活性來提升DMFC的實(shí)際應(yīng)用效率。1.4電催化劑的研究進(jìn)展燃料電池作為未來能源市場最有發(fā)展?jié)摿Φ哪芰哭D(zhuǎn)換器，一直成為各國科學(xué)家研究的主要課題，在燃料電池工作過程中，電催化劑起著一個(gè)重要的作用[16–18]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鉑鐵合金納米片構(gòu)筑三維支化結(jié)構(gòu)的界面調(diào)控及其氧還原催化性能（英文）[J]. 駱明川,秦英楠,李蒙剛,孫英俊,李春姬,李英杰,楊勇,呂帆,吳冬,周鵬,郭少軍.  Science Bulletin. 2020(02)
[2]甲醇能源的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 白秀娟,劉春梅,蘭維娟,范晨陽,吳鳳英.  能源與節(jié)能. 2020(01)
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[5]磷摻雜的介孔碳材料作為高效氧還原電催化劑（英文）[J]. 趙揮,胡忠攀,朱運(yùn)培,葛麗,袁忠勇.  Chinese Journal of Catalysis. 2019(09)
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