發(fā)布時(shí)間：2020-09-17 11:05

　　 陰極半反應(yīng)的氧還原反應(yīng)(ORR)是燃料電池研究的重點(diǎn)方向之一,主要集中在對(duì)陰極催化劑的研究,非金屬元素?fù)诫s的碳材料展現(xiàn)出優(yōu)秀的催化活性,被認(rèn)為是Pt基催化劑的最佳替代物�；诖�,本文對(duì)非金屬元素?fù)诫s的碳材料進(jìn)行探究,從非金屬元素的種類、摻雜原子的個(gè)數(shù)以及碳材料的種類三個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究與理論分析。主要選擇碳納米管作為催化劑的載體,選擇富含目標(biāo)原子的有機(jī)物作為前驅(qū)體,采用涂層法合成一系列摻雜改性的碳納米管,此外,探究載體對(duì)催化劑性能的影響,采用相同的工藝合成一系列摻雜改性的活性炭及石墨烯。利用旋轉(zhuǎn)圓盤裝置(RDE)探究其電化學(xué)性能,并通過(guò)TEM、XPS、Raman以及BET等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,以輔助研究。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,非金屬元素的種類、數(shù)目、摻雜比、焙燒溫度以及載體的類型都影響ORR活性。整體來(lái)說(shuō),三元體系的催化活性最好,雙元次之,單元最差。制備的雙元摻雜N-B-CNTs表現(xiàn)出良好的催化活性,其轉(zhuǎn)移電子數(shù)(n=4.0)、極限擴(kuò)散電流(J=5.1 mA cm~2)、半波電位(E_(1/2)=-0.20 V)等評(píng)價(jià)參數(shù)均十分接近商業(yè)Pt/C(n=4.1;E_0=-0.02 V;E_(1/2)=-0.17 V;J=5.3mA cm~2);制備的三元摻雜N-S-B-CNTs(n=4.0;E_0=-0.05 V;E_(1/2)=-0.18 V;J=4.8 mA cm~2)同樣表現(xiàn)出極為優(yōu)異的催化活性。對(duì)比三種不同的碳材料,碳納米管具有更好的ORR催化活性,石墨烯次之,活性炭最差。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O643.36;TM911.4
【部分圖文】：

燃料電池的工作原理

燃料電池發(fā)展歷程

三種ORR的機(jī)理

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉春娜;;燃料電池技術(shù)最新進(jìn)展[J];電源技術(shù);2015年03期

2 肖九梅;;氫燃料電池汽車及其電池現(xiàn)狀[J];電力電子;2013年03期

本文編號(hào)：2820642