燃料電池主要使用貴金屬Pt作為陰極的氧還原反應(yīng)(oxygen reduction reaction,ORR)催化劑,然而Pt存在成本高、穩(wěn)定性低、甲醇耐受性差的缺點(diǎn),制約了其大規(guī)模應(yīng)用。因此開(kāi)發(fā)低成本、高活性、高穩(wěn)定性的非貴金屬電催化劑是推動(dòng)燃料電池市場(chǎng)化亟需解決的問(wèn)題。其中過(guò)渡金屬具有多種化合物組態(tài),展現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原催化活性。而將過(guò)渡金屬化合物與微納結(jié)構(gòu)碳基體復(fù)合可以進(jìn)一步增加活性組分利用率、提高電子傳輸效率和材料穩(wěn)定性。使用生物模板法制備復(fù)合材料用于催化ORR,既可以獲得生物質(zhì)衍生的碳,又可以保留生物組織多樣的微納結(jié)構(gòu),使材料展現(xiàn)出高比表面積、大孔隙率、高導(dǎo)電性的優(yōu)點(diǎn),作為燃料電池陰極催化劑具有巨大應(yīng)用潛力。本論文使用蝴蝶翅膀、葉綠體和嗜熱鏈球菌這三種生物材料作為模板,制備了高效的鈷基微納結(jié)構(gòu)ORR復(fù)合電催化劑,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)以金裳鳳蝶(Troides aeacus)黑色前翼作為模板和碳源,通過(guò)高溫煅燒獲得蝶翅孔陣列結(jié)構(gòu)碳(CW);然后通過(guò)水熱法將Co₃O₄負(fù)載到孔陣列結(jié)構(gòu)碳上,以獲得孔陣列結(jié)構(gòu)Co₃O<...

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1燃料電池組成及工作原理圖

圖1.1說(shuō)明了典型的質(zhì)子交換膜燃料電池的組成和工作原理到陽(yáng)極，在那里它以電化學(xué)方式反應(yīng)。氫被氧化產(chǎn)生氫離子和：極)：H2→2H++2e-(Ea=0Vvs.RHE)(1通過(guò)酸性電解質(zhì)遷移，同時(shí)電子被迫通過(guò)外部電路傳輸?shù)竭_(dá)陰氫離子與空氣中的氧氣反應(yīng)形成水，電極反應(yīng)式如....

圖1.2復(fù)合催化劑在ORR催化中過(guò)氧化物百分比分析

認(rèn)為是提高電催化性能的有效策略[46-47,58]。Liang等[59]報(bào)道了用于ORR的石墨烯負(fù)載Co3O4納米晶體(Co3O4/G)催化劑，與未負(fù)載石墨烯的催化劑相比，其ORR活性顯著提高。一方面，石墨烯的加入增加了Co3O4納米晶體的導(dǎo)電性，加快了ORR....

圖1.4金銀花的照片(a)和衍生的N、S共摻雜多孔碳納米材料的TEM圖像(b)

對(duì)于層狀結(jié)構(gòu)的Pt，與其非結(jié)構(gòu)化對(duì)應(yīng)物相比，甲醇氧化表面積和正峰值電流密度分別顯著提高了5和5.2倍。通過(guò)有限元模擬優(yōu)良的質(zhì)量傳遞性能和有效的催化表面可及性。此外，該課題組使用大板，通過(guò)化學(xué)鍍法合成了具有納米尺寸和亞微米結(jié)構(gòu)排列的層狀結(jié)構(gòu)金用于在堿性介質(zhì)中對(duì)葡萄糖進(jìn)行電....

圖2.1(a)金堂鳳蝶的宏觀圖像

17(a)金堂鳳蝶的宏觀圖像。(b)低倍率下CW的SEM圖像。(c)高倍率下CW的SEMO4/CW的SEM圖像。(e)Co3O4/CW的TEM圖像。(f)Co3O4CW的HRTEM圖像。1(a)Theoverallviewof....

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