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(yīng)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(jìn)行了大量的改性及結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)了一種氮摻雜碳封裝Pt基納米晶體結(jié)構(gòu)。主要方式是引入氮摻雜碳薄層對貴金屬納米顆粒進(jìn)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(shè)計(jì)并構(gòu)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(xì)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(fù)載在XC-72上,最后進(jìn)行熱處理得到Pt@NC/C催化劑。研究發(fā)現(xiàn),氮摻雜碳結(jié)構(gòu)的引入能增強(qiáng)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(xué)性能測試結(jié)果表明Pt@NC/C催化劑的電化學(xué)活性面積(ECSA)可高達(dá)...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)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(jié)構(gòu)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(yīng)
    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(jī)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(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
    2.2 催化劑結(jié)構(gòu)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(xué)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(xué)穩(wěn)定性分析
第三章 具有雙活性位點(diǎn)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(qū)體
        3.2.2 熱處理制備Pt@NC/C
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 形貌及結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 電化學(xué)性能表征
    3.4 本章小結(jié)
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(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
        4.3.1 形貌和結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 電化學(xué)性能表征
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
碩士期間研究成果
參加的科研項(xiàng)目



本文編號：3937357