低溫燃料電池是一種直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,因其具有能量轉(zhuǎn)化率高、啟動快、安靜無噪音等優(yōu)點(diǎn)被視為理想的清潔動力能源。但由于其陰極氧還原反應(yīng)速率緩慢,需要加大鉑基催化劑用量。然而鉑價格高昂,來源稀缺直接增加了燃料電池的成本,使得其大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)受到嚴(yán)重阻礙。近年來,具有一定氧還原催化活性的碳基非貴金屬的研究工作取得了一定的進(jìn)展,但該類催化劑距離實(shí)際應(yīng)用目前仍有相當(dāng)大的差距。納米粒子(碳材料負(fù)載的鉑納米顆粒)是目前唯一商業(yè)化的燃料電池催化劑,也是各金屬中活性最高的催化劑之一。鉑作為催化氧還原反應(yīng)的基本元素,其合金體系的發(fā)展無論是在降低成本還是在提高催化效率上都凸顯出不可替代的重要地位。基于此,本文從Pt/Ni和Pt/Co兩種鉑基合金催化劑體系入手,分別設(shè)計(jì)、制備了一系列不同條件下的負(fù)載在碳材料上的合金納米氧還原催化劑,詳細(xì)分析并比較了不同反應(yīng)條件對各自催化氧還原活性的影響,探索出簡單易實(shí)現(xiàn)的制備方式,制備出Pt/Ni合金體系與Pt/Co合金體系的氧還原催化劑的最佳反應(yīng)條件。論文的主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)以H₂PtCl₆·6H_...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池概述
        1.2.1 燃料電池的簡介
        1.2.2 燃料電池的分類
        1.2.3 PEMFC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
        1.2.4 燃料電池的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展
    1.3 氧還原催化劑
        1.3.1 鉑基貴金屬
        1.3.2 非鉑基貴金屬
        1.3.3 非貴金屬
    1.4 本文研究思路和主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)氣體
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 催化劑表征
        2.2.1 透射電子顯微機(jī)(TEM)
        2.2.2 X射線衍射(XRD)
        2.2.3 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.2.4 低溫N₂吸附測量比表面積(BET)
    2.3 催化劑電催化性能測試
        2.3.1 工作電極的制備
        2.3.2 循環(huán)伏安法(CV)
        2.3.3 線性伏安掃描法(LSV)
        2.3.4 表觀轉(zhuǎn)移電子數(shù)(n)的計(jì)算
        2.3.5 塔菲爾曲線
第三章 Pt/Ni合金的制備、表征及氧還原性能測試
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 Pt/Ni合金的制備
        3.2.2 電化學(xué)性能測試
        3.2.3 Pt/Ni合金最佳制備條件的篩選
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 樣品形貌分析
        3.3.2 樣品結(jié)構(gòu)分析
        3.3.3 樣品XPS譜圖分析
        3.3.4 樣品電化學(xué)性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Pt/Co合金的制備、表征及氧還原性能測試
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 樣品形貌分析
        4.3.2 樣品結(jié)構(gòu)分析
        4.3.3 樣品XPS譜圖分析
        4.3.4 樣品電化學(xué)性能分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3938102