化石燃料是一種不可再生資源,它的持續(xù)消耗引發(fā)了大氣污染、全球氣候變暖、能源枯竭等諸多問題。在太陽能、風(fēng)能等一系列具有替代化石能源前景的新能源中,燃料電池因具有不受地域限制、能量轉(zhuǎn)化效率高、啟動(dòng)快、無污染等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。然而,以鉑為主的貴金屬催化劑成為燃料電池及水裂解裝置大規(guī)模推廣的主要瓶頸。鉑在地球上儲(chǔ)量稀少,商用催化劑鉑碳造價(jià)昂貴,還有穩(wěn)定性差,不耐甲醇和一氧化碳毒性等缺點(diǎn),因此開發(fā)性能高、價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好的非貴金屬催化劑具有重要意義。本文基于前人研究成果,圍繞非鉑摻雜碳基催化劑的協(xié)同效應(yīng),進(jìn)行了如下研究工作:以一種簡便的方法合成了氮磷鐵共摻雜碳納米管雙功能催化劑(N-P-Fe-CNTs),在0.1M KOH溶液中氧還原反應(yīng)(ORR)起始電位為0.97 V,半波電位為0.84 V,性能超過商用Pt/C;氧析出反應(yīng)(OER)起始電位為1.52V,性能可與商用Ru02相比擬,氧電極活性(ΔE)僅為0.74 V;在質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)中的最大功率密度為438.5 mW cm-2。此前發(fā)表的氮磷鐵共摻雜碳材料均為單功能催化劑,且未有應(yīng)用在PEMFC上的表現(xiàn),本文在這兩方面實(shí)現(xiàn)...

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池簡介
    1.3 氧氣還原反應(yīng)(ORR)
    1.4 ORR電催化劑
        1.4.1 貴金屬催化劑
        1.4.2 非貴金屬催化劑
        1.4.3 非金屬催化劑
    1.5 本文的研究背景及選題意義
第二章 氮磷鐵共摻雜碳納米管雙功能催化劑的制備與應(yīng)用
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料的物理表征
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)材料的電化學(xué)性能測試
        2.2.4 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)測試過程
        2.2.5 液態(tài)鋅空電池測試過程
        2.2.6 實(shí)驗(yàn)材料的制備
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料的物理表征分析
        2.3.2 實(shí)驗(yàn)材料的電化學(xué)測試分析
        2.3.3 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)測試結(jié)果
        2.3.4 液態(tài)鋅空電池測試結(jié)果
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氮硫硼共摻雜碳納米帶的制備及其ORR性能研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料的物理表征
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)材料的電化學(xué)性能測試
        3.2.4 實(shí)驗(yàn)材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料的物理表征分析
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)材料的電化學(xué)測試分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡介
附件



本文編號(hào)：3757662