直接甲醇燃料電池由于具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境污染小、燃料來源豐富、理論比能量高等優(yōu)點(diǎn),在便攜式移動(dòng)電源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。陰極催化劑和陽極催化劑是決定直接甲醇燃料電池性能、壽命和成本的關(guān)鍵。三維多孔材料由于具有大的比表面積和較快的物質(zhì)傳輸在電催化領(lǐng)域備受青睞。氫氣泡動(dòng)態(tài)模板法是制備三維多孔材料的常用方法,具有結(jié)構(gòu)可控、廉價(jià)、易制備以及簡(jiǎn)易的一步合成等優(yōu)點(diǎn)。本課題將以氫氣泡動(dòng)態(tài)模板法這一工藝為基礎(chǔ)制備新型的三維枝晶狀石墨烯和三維多孔枝晶結(jié)構(gòu)的Pt基合金分別應(yīng)用于直接甲醇燃料電池的陰極催化劑和陽極催化劑。本課題首先采用氫氣泡動(dòng)態(tài)模板法制備高Ni的三維多孔NiCu枝晶模板,為高溫下CVD沉積石墨烯作準(zhǔn)備,研究了氫氣源、添加劑、Cu離子濃度、電流密度和沉積時(shí)間對(duì)NiCu模板形貌和成分的影響。Cu的加入對(duì)NiCu模板多孔結(jié)構(gòu)和枝晶結(jié)構(gòu)的形成至關(guān)重要。通過優(yōu)化沉積條件,成功制備出了 Ni含量大于90%并且具有完美枝晶結(jié)構(gòu)的三維多孔NiCu模板,具體的沉積條件:沉積液0.2M NiSO4+0.0075M CuSO4+2M（NH4）2SO4+0.3M Na3C6H5O7 + 0.4M H3BO3,... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池構(gòu)造及原理
        1.1.2 燃料電池的特點(diǎn)及分類
    1.2 直接甲醇燃料電池陰極催化劑的研究進(jìn)展
        1.2.1 氧還原反應(yīng)機(jī)理
        1.2.2 氧還原反應(yīng)陰極催化劑的研究現(xiàn)狀
    1.3 直接甲醇燃料電池陽極催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 甲醇電催化氧化機(jī)理
        1.3.2 甲醇電氧化陽極催化劑的研究現(xiàn)狀
    1.4 多孔金屬材料及其制備方法
        1.4.1 多孔金屬材料的制備
        1.4.2 氫氣泡動(dòng)態(tài)模板法制備多孔金屬材料的研究現(xiàn)狀
    1.5 選題背景及研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)原理與方法
    2.1 試驗(yàn)路線和方法
    2.2 試驗(yàn)材料和設(shè)備
    2.3 氫氣泡模板法多孔金屬材料的制備
    2.4 CVD法新型石墨烯的制備
    2.5 三維石墨烯以及多孔金屬的結(jié)構(gòu)和成分分析
        2.5.1 形貌分析
        2.5.2 成分分析
        2.5.3 結(jié)構(gòu)分析
    2.6 三維石墨烯以及多孔金屬的性能檢測(cè)
        2.6.1 三維石墨烯的催化性能檢測(cè)
        2.6.2 多孔金屬的催化性能檢測(cè)
第三章 三維多孔NiCu模板的制備研究
    3.1 氫氣源對(duì)NiCu模板形貌和成分的影響
    3.2 添加劑對(duì)NiCu模板形貌和成分的影響
    3.3 Cu離子濃度對(duì)NiCu模板形貌和成分的影響
    3.4 電流密度對(duì)NiCu模板形貌和成分的影響
    3.5 沉積時(shí)間對(duì)NiCu模板形貌和成分的影響
    3.6 小結(jié)
第四章 NiCu模板制備枝晶狀石墨烯及其ORR催化性能研究
    4.1 模板成分對(duì)石墨烯形貌復(fù)型的影響
    4.2 CVD沉積溫度對(duì)石墨烯的制備及催化性能的影響
        4.2.1 CVD沉積溫度對(duì)石墨烯形貌和結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 CVD沉積溫度對(duì)ORR催化性能的影響
4氣流量對(duì)石墨烯的制備及催化性能的影響">    4.3 CVD碳源CH₄氣流量對(duì)石墨烯的制備及催化性能的影響
4氣流量對(duì)石墨烯形貌和結(jié)構(gòu)的影響">        4.3.1 CH₄氣流量對(duì)石墨烯形貌和結(jié)構(gòu)的影響
4氣流量對(duì)ORR催化性能的影響">        4.3.2 CH₄氣流量對(duì)ORR催化性能的影響
    4.4 不同類型電極的ORR催化性能對(duì)比
        4.4.1 平面石墨烯的微觀表征
        4.4.2 GC電極、平面石墨烯以及三維枝晶狀石墨烯的ORR催化性能對(duì)比
    4.5 小結(jié)
第五章 三維多孔Pt基催化劑的制備及其對(duì)甲醇電催化氧化的研究
    5.1 Pt含量對(duì)催化劑的制備及催化性能的影響
        5.1.1 Pt含量對(duì)催化劑形貌、成分和結(jié)構(gòu)的影響
        5.1.2 Pt含量對(duì)催化劑催化性能的影響
    5.2 Ni/Cu對(duì)催化劑的制備及催化性能的影響
        5.2.1 Ni/Cu對(duì)催化劑形貌和成分的影響
        5.2.2 Ni/Cu對(duì)催化劑催化性能的影響
    5.3 小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的文章專利



本文編號(hào)：3028139