基于質(zhì)子交換膜的固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫技術(shù)（PEM電解水技術(shù)）具有能效高、產(chǎn)氫純度高、高壓耐受性好、結(jié)構(gòu)緊湊以及輸入電力波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于可再生能源電力電解制氫。目前限制PEM電解水技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的主要因素為高成本（PEM,催化劑和雙極板）以及析氧反應(yīng)（OER）的高電位,尤其是昂貴的貴金屬催化劑。針對(duì)這一問(wèn)題,通過(guò)改進(jìn)陽(yáng)極催化劑IrO₂的活性和穩(wěn)定性有利于提升催化劑的性能與耐久性,進(jìn)而達(dá)到節(jié)約貴金屬用量降低成本的作用。本文選取價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好、微結(jié)構(gòu)可控性高的二氧化錫作為催化劑載體。針對(duì)其比表面積低、導(dǎo)電性差等不利于析氧反應(yīng)（OER）的局限性,采用水熱法,開(kāi)展了Co摻雜對(duì)二氧化錫載體改性的研究。研究表明,Co摻雜可使所擔(dān)載的IrO₂顆粒細(xì)化,顯著增加了IrO₂組分的活性面積,同時(shí)加強(qiáng)摻雜的二氧化錫載體與IrO₂顆粒之間的強(qiáng)交互作用,降低了Ir的價(jià)態(tài),提升了復(fù)合催化劑的活性和耐久性。其中20 at%的Co摻雜可使比表面積增大至131.92 m²·g^-1

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 電解水制氫技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.1.1 堿性電解質(zhì)電解技術(shù)
        1.1.2 固體氧化物電解質(zhì)電解技術(shù)
        1.1.3 固體聚合物電解質(zhì)電解技術(shù)
    1.2 PEM電解反應(yīng)原理
        1.2.1 基本原理
        1.2.2 熱力學(xué)
        1.2.3 電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
    1.3 PEM電極催化劑研究進(jìn)展
        1.3.1 陽(yáng)極催化劑研究進(jìn)展
        1.3.2 陽(yáng)極催化劑載體
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 40IrO_2/Co_xSn_(1-x)O_2 新型催化劑的制備及研究
        1.4.2 IrO_2@RuO_2 新材料制備及研究
        1.4.3 PEM電解池耐久性研究
第2章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 樣品制備
        2.2.1 Co摻雜SnO_2 載體的制備
        2.2.2 負(fù)載型催化劑的制備
        2.2.3 核殼IrO_2@RuO_2 的制備
        2.2.4 膜電極(MEA)組件制備
    2.3 表征與分析方法
        2.3.1 物理性能表征
        2.3.2 半電池性能表征
        2.3.3 單電池測(cè)試
第3章 Co摻雜二氧化錫載體的性能研究
    3.1 Co摻雜對(duì)載體和復(fù)合催化劑結(jié)構(gòu)的影響
        3.1.1 晶相結(jié)構(gòu)
        3.1.2 載體介孔結(jié)構(gòu)
        3.1.3 導(dǎo)電性
    3.2 載體Co摻雜對(duì)復(fù)合催化劑OER催化活性的影響
        3.2.1 OER催化活性表征
        3.2.2 顯微與表面表征及載體作用分析
    3.3 載體Co摻雜對(duì)復(fù)合催化劑單電池性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 核殼IrO_2@RuO_2 的性能研究
    4.1 RuO_2 對(duì)復(fù)合催化劑結(jié)構(gòu)的影響
        4.1.1 晶體結(jié)構(gòu)
        4.1.2 TG-DSC分析
        4.1.3 形貌分析
        4.1.4 化學(xué)組成
    4.2 RuO_2 對(duì)復(fù)合催化劑OER催化活性的影響
        4.2.1 循環(huán)伏安法測(cè)試
        4.2.2 穩(wěn)定性測(cè)試
        4.2.3 OER測(cè)試
    4.3 RuO_2 對(duì)復(fù)合催化劑單電池性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 MEA耐久性研究
    5.1 單電池耐久性測(cè)試
        5.1.1 不同催化劑的測(cè)試
        5.1.2 IrO_2@RuO_2 的單池耐久性分析
    5.2 MEA陽(yáng)極催化劑耐久性測(cè)試前后的形貌分析
        5.2.1 陽(yáng)極催化劑性測(cè)試前后的形貌分析
        5.2.2 陰極催化劑耐久性測(cè)試前后的形貌分析
    5.3 MEA的斷面分析
        5.3.1 IrO2 作陽(yáng)極的MEA耐久性測(cè)試前后的斷面分析
        5.3.2 IrO_2@RuO_2 作陽(yáng)極的MEA耐久性測(cè)試前后的斷面分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]IrO2改性鈦網(wǎng)對(duì)固體聚合物電解質(zhì)電解器集電極層電化學(xué)性能的影響[J]. 宋宇琨,呂洪,郝傳璞,米燦根.  高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(07)
[2]電解水制氫技術(shù)進(jìn)展[J]. 倪萌,M.K.H.Leung,K.Sumathy.  能源環(huán)境保護(hù). 2004(05)



本文編號(hào)：3197507