【摘要】：隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,人類急需尋找理想的可替代能源和開發(fā)高效的能量轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池因其能量轉(zhuǎn)換效率高、噪音低以及對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)吸引了廣大科研人員的研究興趣。其中,直接甲醇燃料電池因其體積能量密度高、結(jié)構(gòu)簡單、操作溫度低以及原料甲醇來源豐富等優(yōu)點(diǎn)在便攜式和固定式電源設(shè)備中具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。目前,Pt和Pt基催化劑是最常用的直接甲醇燃料電池陽極催化劑,但是Pt價(jià)格昂貴且容易被中間產(chǎn)物CO毒化,這嚴(yán)重影響直接甲醇燃料電池的實(shí)際應(yīng)用。因此,研究既能降低貴金屬Pt的用量又能提高催化氧化甲醇性能的陽極催化劑是目前研究工作的重點(diǎn)。本論文主要通過在Pt催化劑的基礎(chǔ)上添加第二組分金屬或催化劑載體以及改變催化劑的結(jié)構(gòu)形貌等方面來提高直接甲醇燃料電池陽極催化劑的催化性能,具體工作包括以下幾個(gè)方面:(1)以油胺為溶劑、還原劑和表面活性劑,通過簡單的一步溶劑熱法合成PtRu納米花催化劑。用XRD、XPS、TEM、EDX、ICP-AES和電化學(xué)測試表征所合成催化劑的形貌、組成和電化學(xué)性能。結(jié)果表明,得到的PtRu催化劑呈現(xiàn)出花狀納米結(jié)構(gòu),并且在Pt與Ru比例不同時(shí)呈現(xiàn)出不同的形貌,其中由直徑為8-10 nm的納米枝狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的PtRu納米花對(duì)甲醇電化學(xué)氧化表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能。(2)以油胺為還原劑,在不加入任何表面活性劑的基礎(chǔ)上,利用溶劑熱法同時(shí)還原H2PtCl6·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O,得到三維(3D)連通PtNi枝狀納米催化劑。由于催化劑獨(dú)特的3D連通結(jié)構(gòu)以及Pt和Ni之間的雙金屬協(xié)同效應(yīng),與商用PtRu/C催化劑相比,3D連通結(jié)構(gòu)的PtNi枝狀催化劑對(duì)甲醇電化學(xué)氧化表現(xiàn)出更高的催化活性、穩(wěn)定性以及較強(qiáng)的抗毒化能力。(3)以多壁碳納米管(MWCNTs)為載體,硼氫化鈉為還原劑,利用簡單的化學(xué)還原法制備Pt/Co不同比例的Pt-Co/MWCNTs復(fù)合催化劑,并對(duì)其進(jìn)行了XRD、XPS、TEM表征和電化學(xué)性能表征。結(jié)果表明,當(dāng)Pt/Co的摩爾比為3:1時(shí),堿性環(huán)境中Pt3Co/MWCNTs對(duì)甲醇電化學(xué)氧化有良好的催化性能。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36;TM911.4
【圖文】：

（PEMFC）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型能量轉(zhuǎn)換裝置[1]。DMFCs度高、低溫快速啟動(dòng)、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡單、體積小燃料電池研究的一個(gè)重要方向，特別是在小型電子設(shè)備、交通工具領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值[1-2]。性環(huán)境下的 DMFCs 稱為堿性直接甲醇燃料電池（Alkaline direct mlls，ADMFCs）[3]。ADMFCs 工作時(shí)在陰極產(chǎn)生的 OH-，經(jīng)陰離子極，避免了甲醇隨 H+向陰極滲透，從而有效解決了甲醇滲透的問ADMFCs 也受到眾多研究者的關(guān)注。MFCs 和 ADMFCs 的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 DMFCs 的基本結(jié)構(gòu)與工作原理MFCs 主要由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如 5]。陰陽兩極均由擴(kuò)散層和催化層構(gòu)成，擴(kuò)散層向催化層輸送反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)物；催化層則為電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生提供場所[5-6]。

圖 2.1 催化劑 PtRu a-e 的 EDX 圖。Figure 2.1 EDX spectra of PtRu a-e bimetallic nanocrystals (a-e).

圖 2.1 催化劑 PtRu a-e 的 EDX 圖。Figure 2.1 EDX spectra of PtRu a-e bimetallic nanocrystals (a-e).

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 王紅娟;王曉慧;鄭家道;彭峰;余皓;;具有優(yōu)異甲醇催化氧化性能的Pt/MoO_3-WO_3/CNTs催化劑[J];催化學(xué)報(bào);2014年10期

2 沈曉晨;戴敏;高鳴;趙斌;丁維平;;CoB催化劑制備中的溶劑效應(yīng)及催化硼氫化鈉水解產(chǎn)氫的性能(英文)[J];催化學(xué)報(bào);2013年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 譚強(qiáng);堿性直接醇類燃料電池Pd基陽極催化劑的制備及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 李妙魚;碳納米纖維膜為載體直接甲醇燃料電池陽極催化劑的研究[D];山西大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 史冉冉;堿性直接甲醇燃料電池陽極催化劑電化學(xué)制備及性能研究[D];鄭州大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2802616