催化劑是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心器件之一。當(dāng)前,由于石墨烯具有非常優(yōu)異的物理和化學(xué)性能,使得其在燃料電池催化劑的應(yīng)用方面具有極其誘人的前景。然而,作為質(zhì)子交換膜燃料電池貴金屬催化劑的載體。石墨烯容易發(fā)生褶皺和彎曲,降低了貴金屬Pt的利用率及催化劑的穩(wěn)定性。本論文采用簡單的溶劑熱還原法通過預(yù)先在石墨烯(GNS)的表面沉積Pt解決了石墨烯(².2 g/cm3)與陶瓷(SiC:³.2 g/cm3)的比重差異問題,使得陶瓷更容易插入到石墨烯的層間,從而成功的制備出了高效的石墨烯/納米陶瓷三明治載Pt催化劑。通過測試,發(fā)現(xiàn)陶瓷的插入阻礙了GNS片層的二次堆疊和其表面褶皺的產(chǎn)生,從而提高了催化劑的整體比表面積。此外,本論文所制備的Pt-RGO/SiC催化劑的電化學(xué)活性面積(ECSA)和質(zhì)量活性擁有比Pt/RGO和Pt/C更高。最后對其制備的膜電極裝電池后進行測試,發(fā)現(xiàn)在低鉑載量(0.1-0.15 mgPt cm2)的情況下,配備Pt-RGO/SiC催化劑的電池能量密度高達747mW/cm2,遠高于配備Pt/RGO催化劑的電池。另一方面,我們對Pt-RGO...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 質(zhì)子交換膜燃料電池簡介
        1.1.1 質(zhì)子交換膜燃料電池歷史及其特征簡介
        1.1.2 PEMFC的工作原理
        1.1.3 PEMFC目前還存在的問題
    1.2 PEMFC催化劑
        1.2.1 PEMFC催化劑的要求
        1.2.2 PEMFC催化劑的研究方向
    1.3 石墨烯在燃料電池催化劑載體中的運用
        1.3.1 石墨烯簡介
        1.3.2 GNS的制備方法
        1.3.3 GNS做PEMFC催化劑載體研究進展
        1.3.4 GNS做PEMFC催化劑載體的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
    1.4 納米陶瓷在燃料電池中的運用
        1.4.1 納米陶瓷作為催化劑載體提高穩(wěn)定性
        1.4.2 通過摻混方式提高納米陶瓷載體的電導(dǎo)性
    1.5 本論文研究思路和主要內(nèi)容
第2章 實驗材料和研究方法
    2.1 實驗試劑與儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 催化劑測試及表征方法
        2.2.1 全自動比表面積及孔隙度分析表征
        2.2.2 場發(fā)射掃描電鏡表征
        2.2.3 掃描電子顯微鏡表征
        2.2.4 場發(fā)射高分辨率透射電子表征
        2.2.5 粉末X射線衍射分析表征
        2.2.6 全譜直讀電感耦合等離子發(fā)射光譜表征
        2.2.7 拉曼光譜
    2.3 電化學(xué)性能分析
        2.3.1 電極墨水的配備
        2.3.2 膜電極的制備
        2.3.3 催化劑的活性面積測試
        2.3.4 催化劑氧化還原性能測試
        2.3.5 催化劑穩(wěn)定性測試
        2.3.6 電化學(xué)阻抗譜
第3章 Pt-RGO/SiC催化劑的制備和性能表征
    3.1 前言
    3.2 Pt-RGO/SiC催化劑的制備
    3.3 實驗結(jié)果
        3.3.1 催化劑結(jié)構(gòu)和形貌分析
        3.3.2 催化劑循環(huán)伏安活性分析
        3.3.3 催化劑氧化還原活性分析
        3.3.4 催化劑電化學(xué)穩(wěn)定性分析
        3.3.5 催化劑電化單電池性能測試分析
    3.4 實驗討論
第4章 主要結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文
攻讀碩士期間參與項目



本文編號：3865849