質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是目前較為主流的清潔能源利用裝置之一,其中Pt基催化劑是應用最廣泛的的陰極ORR催化劑。但由于Pt基催化劑價格昂貴且長期耐久性能差,研究者們對其進行了大量的改性及結構調(diào)控,旨在獲得高性能的低鉑電催化劑。本論文主要研究了陰極Pt基催化劑穩(wěn)定性的優(yōu)化與提升策略,設計了一種氮摻雜碳封裝Pt基納米晶體結構。主要方式是引入氮摻雜碳薄層對貴金屬納米顆粒進行封裝,抑制顆粒的遷移、溶解或者脫落,從而使催化劑具有更優(yōu)異的穩(wěn)定性。主要研究內(nèi)容及獲得的研究成果如下:1.設計并構筑了氮摻雜碳封裝Pt納米催化劑。以高聚物聚丙烯腈纖維(PANF)為氮摻雜碳薄層的來源,采用乙二醇液相還原法制備出均勻細小的貴金屬顆粒,并與PANF在液相中混合,使其包裹在顆粒外部,然后負載在XC-72上,最后進行熱處理得到Pt@NC/C催化劑。研究發(fā)現(xiàn),氮摻雜碳結構的引入能增強Pt顆粒與碳載體之間的相互作用,并將Pt顆粒固定在碳載體表面,從而提高催化劑的穩(wěn)定。電化學性能測試結果表明Pt@NC/C催化劑的電化學活性面積(ECSA)可高達...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 燃料電池概述
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池概述
        1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池的結構和工作原理
        1.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極氧還原反應
    1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑
        1.3.1 Pt催化劑性能衰減機理
        1.3.2 耐久性陰極催化劑研究現(xiàn)狀
    1.4 乙二醇還原法制備催化劑
    1.5 本論文的研究意義與內(nèi)容
第二章 實驗方法
    2.1 實驗試劑與儀器
    2.2 催化劑結構表征
        2.2.1 X射線衍射儀
        2.2.2 透射電子顯微鏡
        2.2.3 紅外光譜分析
        2.2.4 拉曼光譜
        2.2.5 X射線光電子能譜分析
        2.2.6 全譜直讀等離子體發(fā)射光譜
    2.3 催化劑電化學性質(zhì)表征
        2.3.1 工作電極的制備
        2.3.2 循環(huán)伏安曲線
        2.3.3 線性伏安掃描法
        2.3.4 電化學穩(wěn)定性分析
第三章 具有雙活性位點的氮摻雜碳封裝Pt催化劑的ORR性能
    3.1 前言
    3.2 催化劑的制備
        3.2.1 乙二醇液相還原法制備Pt@PANF/C前驅體
        3.2.2 熱處理制備Pt@NC/C
    3.3 實驗結果與討論
        3.3.1 形貌及結構表征
        3.3.2 電化學性能表征
    3.4 本章小結
第四章 氮摻雜碳封裝Pt₃Co合金催化劑的ORR性能
    4.1 前言
    4.2 催化劑制備
    4.3 實驗結果和討論
        4.3.1 形貌和結構表征
        4.3.2 電化學性能表征
    4.4 本章小結
第五章 結論與展望
致謝
參考文獻
碩士期間研究成果
參加的科研項目



本文編號：3937357