過氧化氫(H₂O₂,Hydrogen peroxide)由于具有高體積能量密度,較快的反應(yīng)動力學,生產(chǎn)成本低、易于儲存和運輸?shù)葍?yōu)點,被視為一種可以替代氧氣應(yīng)用于燃料電池的液態(tài)氧化劑。目前,H₂O₂已經(jīng)被應(yīng)用于金屬半燃料電池、直接硼氫化物-過氧化氫燃料電池、直接過氧化氫-過氧化氫燃料電池、直接甲醇-過氧化氫燃料電池等燃料電池系統(tǒng)中。H₂O₂的電還原反應(yīng)是一個只涉及單一氧雙鍵斷裂的2電子傳輸過程,與氧氣還原的4電子還原過程相比具有較低的反應(yīng)活化能和較高的陰極電勢。同時,由于H₂O₂常溫下呈液態(tài),相比氣態(tài)或者液態(tài)氧在儲存和運輸上的不便,H₂O₂可以有效的改善燃料電池陰極氧化劑的攜帶量,并且不需要像氧氣一樣在高壓容器中儲存,減輕了燃料電池系統(tǒng)的重量,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。而且,H₂O₂可以以任意比例與水混合注入陰極,解決了在水下等高壓環(huán)境下...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池研究背景
        1.1.2 燃料電池的優(yōu)點
        1.1.3 燃料電池的應(yīng)用
        1.1.4 燃料電池應(yīng)用的限制條件
    1.2 H₂O₂基燃料電池
    1.3 H₂O₂電還原反應(yīng)
        1.3.1 H₂O₂的電還原機理
        1.3.2 H₂O₂陰極電還原存在的問題
    1.4 H₂O₂電還原催化劑
        1.4.1 H₂O₂電還原催化劑的要求
        1.4.2 H₂O₂電還原催化劑的分類
        1.4.3 H₂O₂電還原催化劑的研究現(xiàn)狀
    1.5 本論文的研究意義和主要內(nèi)容
第2章 實驗材料及研究方法
    2.1 實驗試劑與原料
    2.2 實驗儀器與設(shè)備
    2.3 材料的表征方法
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 X射線能譜儀(EDS)
        2.3.5 X射線光電子能譜(XPS)
    2.4 電化學測試方法
        2.4.1 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.4.2 計時電流測試(CA)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 Pt/C@TiO₂電極催化H₂O₂電還原的性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 Ti基板的預(yù)處理
        3.2.2 C@TiO2 納米陣列基體的制備
        3.2.3 Pt/C@TiO₂電極的制備
        3.2.4 Pt/C@TiO₂電極性能測試方法及步驟
    3.3 Pt/C@TiO₂電極的物理表征
        3.3.1 Pt/C@TiO₂電極的物相組成分析
        3.3.2 Pt/C@TiO₂電極表面形貌和結(jié)構(gòu)分析
    3.4 Pt/C@TiO₂電極的電化學性能測試
        3.4.1 影響Pt/C@TiO₂電極對H₂O₂電還原反應(yīng)催化性能的因素分析
        3.4.2 C@TiO2 基體和Pt/C@TiO₂電極催化活性對比
    3.5 Pt/C@TiO₂電極上H₂O₂電還原反應(yīng)
        3.5.1 NaOH濃度對H₂O₂電還原反應(yīng)的影響
        3.5.2 H₂O₂濃度對H₂O₂電還原反應(yīng)的影響
        3.5.3 反應(yīng)溫度對H₂O₂電還原反應(yīng)的影響
        3.5.4 電極電位對H₂O₂電還原反應(yīng)的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 Au/C@TiO₂電極催化H₂O₂電還原的性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 C@TiO₂納米線基體的制備
        4.2.2 Au/C@TiO₂電極的制備
    4.3 Au/C@TiO₂納米線陣列電極的物理表征
        4.3.1 物相組成分析
        4.3.2 表面形貌和結(jié)構(gòu)分析
    4.4 堿性環(huán)境中Au/C@TiO₂電極上H₂O₂電還原反應(yīng)
        4.4.1 堿性環(huán)境中Au/C@TiO₂電極測試電位范圍的選擇
        4.4.2 KOH濃度對H₂O₂電還原的影響
        4.4.3 H₂O₂濃度對H₂O₂電還原的影響
    4.5 酸性環(huán)境中Au/C@TiO2 電極上H₂O₂電還原反應(yīng)
        4.5.1 H₂SO₄ 濃度對H₂O₂電還原反應(yīng)的影響
        4.5.2 H₂O₂濃度對H₂O₂電還原的影響
    4.6 Au/C@TiO₂電極的穩(wěn)定性測試
    4.7 本章小結(jié)
第5章 MnO₂/C@TiO₂電極催化H₂O₂電還原的性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
    5.3 MnO₂/C@TiO₂ 電極的物理表征
        5.3.1 表面形貌分析
        5.3.2 物相組成分析
        5.3.3 表面成分和元素價態(tài)分析
        5.3.4 形貌和結(jié)構(gòu)分析
        5.3.5 表面元素組成分析
    5.4 MnO₂/C@TiO₂電極上H₂O₂電還原反應(yīng)
        5.4.1 沉積時間對H₂O₂電還原的影響
        5.4.2 NaOH濃度對H₂O₂電還原的影響
        5.4.3 H₂O₂濃度對H₂O₂電還原的影響
        5.4.4 反應(yīng)溫度對H₂O₂電還原的影響
        5.4.5 不同電極電位下電極穩(wěn)定性測試
    5.5 MnO₂/C@TiO₂電極催化H₂O₂電還原機理初探
    5.6 本章小結(jié)
第6章 Ni Ag@C/A電極催化H₂O₂還原的性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 A4紙的預(yù)處理
        6.2.2 A4紙-8B鉛筆-Ni電極的制備
        6.2.3 A4紙-8B鉛筆-Ni Ag電極的制備
    6.3 NiAg@C/A電極的表征
        6.3.1 物相組成分析
        6.3.2 表面形貌和結(jié)構(gòu)分析
    6.4 NiAg@C/A電極的電化學性能測試
        6.4.1 NiAg@C/A電極在堿性溶液中的性能測試
        6.4.2 C/A、Ni@C/A和 Ni Ag@C/A電極性能對比測試
    6.5 NiAg@C/A電極上的H₂O₂電還原反應(yīng)
        6.5.1 置換時間對H₂O₂電還原的影響
        6.5.2 H₂O₂濃度對H₂O₂電還原的影響
        6.5.3 NaOH濃度對H₂O₂電還原的影響
        6.5.4 電極電位對H₂O₂電還原的影響
        6.5.5 反應(yīng)溫度對H₂O₂電還原的影響
    6.6 NiAg@C/A電極催化H₂O₂電還原機理初探
    6.7 本章小結(jié)
第7章 NiPt@C/A電極催化H₂O₂還原的性能研究
    7.1 引言
    7.2 實驗部分
    7.3 NiPt@C/A電極的物理表征
        7.3.1 表面形貌和結(jié)構(gòu)分析
        7.3.2 物相組成分析
    7.4 NiPt@C/A電極的電化學性能比較
    7.5 NiPt@C/A電極上的H₂O₂電還原反應(yīng)
        7.5.1 置換時間對NiPt@C/A電極催化H₂O₂還原的影響
        7.5.2 NaOH濃度對H₂O₂電還原的影響
        7.5.3 H₂O₂濃度對H₂O₂電還原的影響
    7.6 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點
參考文獻
攻讀博士期間發(fā)表的論文和取得的成果
致謝



本文編號：3880182