發(fā)布時間：2017-09-12 02:11

  本文關(guān)鍵詞：直接硼氫化鈉-過氧化氫燃料電池納米陽極催化劑的研究

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【摘要】：直接硼氫化鈉-過氧化氫燃料電池(DBHFC)是一種用硼氫化鈉(NaBH_4)作為燃料,直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,具有理論比能量大(9.3 Wh g-1)、理論開路電壓高(3.01 V)等優(yōu)點而引起研究者的廣泛關(guān)注。而陽極催化劑是影響DBHFC性能的重要因素之一,目前,DBHFC常用的陽極催化劑主要為貴金屬,如Pt、Au、Pd等,高昂的催化劑成本嚴(yán)重的阻礙了DBHFC的商業(yè)化。而通過在貴金屬中摻雜3d過渡態(tài)金屬,能有效地改善催化劑的性能,降低催化劑成本,提高燃料利用率。本論文將3d過渡態(tài)金屬Fe摻雜于貴金屬Pt和Au中,制備出一系列相對催化活性較高和相對成本較低的DBHFC陽極催化劑。主要研究內(nèi)容如下:1、采用浸漬還原法制備了不同原子比的Au-Fe/C雙金屬催化劑,通過循環(huán)伏安(CV)、計時電流測試(CA)、計時電位測試(CP)等電化學(xué)測試方法,研究了催化劑對BH_4-的電催化氧化行為、電化學(xué)活性面積,并將Au-Fe/C催化劑作為DBHFC陽極催化劑進(jìn)行電池性能測試,研究結(jié)果表明:雖然Au-Fe/C具有較高的電化學(xué)活性和電池性能,其中Au50Fe50/C具有最大的電化學(xué)活性和電池性能,其最大功率密度為34.9 mW cm-2,而在同等測試條件下的Au/C催化劑的最大功率密度只有21.8 mW cm-2。2、采用浸漬還原法制備了不同原子比的Pt-Fe/C雙金屬催化劑,通過TEM和XRD測試,對催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,通過CV分析了催化劑BH_4-催化氧化的電化學(xué)行為和電化學(xué)活性面積,進(jìn)一步分析了催化劑性能提高的原因,催化劑的DBHFC測試結(jié)果表明Pt-Fe/C雙金屬催化劑的電池性能要優(yōu)于單金屬Pt/C,其中Pt67Fe33/C的功率密度最大,其最大功率密度為65 mW cm-2高于而同等測試條件下的Pt/C催化劑(35 mW cm-2)。3、從動力學(xué)的角度,研究了Au-Fe/C和Pt-Fe/C電極上的氧化行為,以及BH_4-的電催化氧化過程中的相關(guān)動力學(xué)特性。求得BH_4-在Au/C和Au-Fe/C、Pt/C和Pt-Fe/C電極上氧化轉(zhuǎn)移的電子數(shù)以及BH_4-在Au/C和Au50Fe50/C電極在電位為-0.1 V時、Pt/C和Pt67Fe33/C電極在電位為-0.5 V時電催化氧化反應(yīng)的表觀活化能Ea。
【關(guān)鍵詞】：直接硼氫化鈉-過氧化氫燃料電池 雙金屬納米催化劑 陽極催化劑 硼氫化鈉氧化 電催化活性
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 燃料電池的概述9-11
• 1.2.1 燃料電池的發(fā)展史9
• 1.2.2 燃料電池的分類9-10
• 1.2.3 燃料電池的特點10-11
• 1.3 直接硼氫化鈉燃料電池的概述11-14
• 1.3.1 直接硼氫化鈉燃料電池的研究背景11-12
• 1.3.2 直接硼氫化鈉燃料電池的工作原理12-13
• 1.3.3 直接硼氫化鈉燃料電池的優(yōu)點13-14
• 1.4 直接硼氫化鈉燃料電池的研究進(jìn)展14-19
• 1.4.1 直接硼氫化鈉燃料電池的研究進(jìn)展14-18
• 1.4.2 陰極催化劑18
• 1.4.3 電解質(zhì)膜18-19
• 1.5 本論文的研究意義及其主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 實驗材料和實驗方法21-26
• 2.1 實驗試劑和儀器設(shè)備21-22
• 2.1.1 實驗試劑21
• 2.1.2 實驗儀器21-22
• 2.2 催化劑的物理表征22
• 2.2.1 透射電子顯微鏡 (TEM)22
• 2.2.2 X-射線衍射 (XRD)22
• 2.3 催化劑的電化學(xué)性能測試22-24
• 2.3.1 催化劑電化學(xué)性能的測試方法22-24
• 2.3.2 催化劑電化學(xué)性能的測試方法24
• 2.4 單電池測試24-26
• 2.4.1 電池極片的制備24-25
• 2.4.2 Nafion膜的活化25
• 2.4.3 電池的組裝以及性能研究25-26
• 第3章 碳載Au-Fe納米催化劑的制備及其在DBHFC中的應(yīng)用研究26-35
• 3.1 引言26-27
• 3.2 Au-Fe/C催化劑的制備27
• 3.3 Au-Fe/C催化劑的物理表征27-29
• 3.4 Au-Fe/C催化劑的電化學(xué)性能29-33
• 3.4.1 伏安法分析29-31
• 3.4.2 計時電流分析31-32
• 3.4.3 計時電位分析32-33
• 3.5 DBHFC單電池性能研究33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第4章 碳載Pt-Fe納米催化劑的制備及其在DBHFC中的應(yīng)用研究35-43
• 4.1 引言35
• 4.2 Pt-Fe/C催化劑的制備35-36
• 4.3 Pt-Fe/C催化劑的物理表征36-37
• 4.4 Au-Fe/C催化劑的電化學(xué)性能37-41
• 4.4.1 伏安法分析37-40
• 4.4.2 計時電流分析40-41
• 4.5 DBHFC單電池性能研究41-42
• 4.6 本章小結(jié)42-43
• 第5章 Au-Fe/C和Pt-Fe/C催化劑電極上BH_4-的電催化氧化動力學(xué)特性研究43-53
• 5.1 引言43-44
• 5.2 實驗部分44-45
• 5.3 實驗結(jié)果與討論45-52
• 5.3.1 BH_4?在Au/C和Au-Fe/C電極上的電催化氧化動力學(xué)研究45-46
• 5.3.2 BH_4?在Au/C和Au_(50)Fe_(50)/C電極上的電催化氧化的表觀活化能研究46-48
• 5.3.3 BH_4?在Pt/C和Pt-Fe/C電極上的電催化氧化動力學(xué)研究48-50
• 5.3.4 BH_4-在Pt/C和Pt67Fe33/C電極上的電催化氧化的表觀活化能研究50-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 第6章 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 總結(jié)53-54
• 6.2 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-61
• 致謝61-62
• 攻讀碩士期間公開發(fā)表的論文62-63
• 個人簡歷63

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10 毛示e，

本文編號：834447