本文關(guān)鍵詞：直接甲酸燃料電池陽(yáng)極催化劑的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 近年來(lái),直接甲酸燃料電池(DFAFC)引起了廣泛的關(guān)注,而陽(yáng)極催化劑的研究是DFAFC研究的關(guān)鍵。本文以多壁碳納米管為載體,合成了Pd及Pd基合金催化劑,并對(duì)它們的結(jié)構(gòu)、形貌和對(duì)甲酸氧化的電催化性能進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下: (1)研究了三電極體系下不同電極材料和制備方法、溶液中甲酸和硫酸濃度、以及溫度對(duì)電極性能的影響。結(jié)果表明碳布是最佳的電極擴(kuò)散層材料,催化層Nafion含量為30wt%時(shí),電極性能較好。催化劑量超過(guò)10mg/cm~2后繼續(xù)增加,電極性能不會(huì)再提高。甲酸濃度為1mol/L至5mol/L時(shí)電極的極化性能較好,較為合適的硫酸濃度為0.5mol/L。溶液溫度越高,電極的性能越好。研究還發(fā)現(xiàn),Pd/C催化劑對(duì)甲酸的催化活性可以通過(guò)給Pd/C電極施加1.2V的電位1分鐘來(lái)恢復(fù)。 (2)以多壁碳納米管為載體,用液相還原法制備了高性能碳載Pd催化劑(10wt%Pd/MWCNTs),用X射線衍射和透射電鏡對(duì)其進(jìn)行分析,分析結(jié)果顯示Pd顆粒的粒徑小(平均粒徑2-3nm),且分散均勻。用循環(huán)伏安法、交流阻抗法和極化曲線測(cè)試對(duì)催化劑的電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。與其他兩種商業(yè)10wt%Pd/C催化劑相比,10wt%Pd/MWCNTs對(duì)甲酸氧化具有最好的催化活性和催化穩(wěn)定性。 (3)制備了Pd-Ru/MWCNTs和Pd-Au/MWCNTs催化劑,用循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電流法對(duì)它們及相同Pd載量的Pd/MWCNTs進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ru的加入顯著降低了Pd對(duì)甲酸氧化的催化性能,可能是Ru的加入抑制了甲酸在Pd上的直接氧化反應(yīng)。而Au的加入提高了Pd對(duì)甲酸氧化的催化活性和穩(wěn)定性,可能是Au加入后與Pd發(fā)生了協(xié)同作用。 (4)以10wt%Pd/C為陽(yáng)極催化劑組裝成自呼吸型DFAFC單電池,研究了甲酸濃度和Nafion膜對(duì)直接甲酸燃料電池性能的影響。自制的10wt%Pd/MWCNTs和30wt%Pd/MWCNTs對(duì)甲酸氧化的催化活性和穩(wěn)定性都較好。室溫下,以30wt%Pd/MWCNTs為陽(yáng)極催化劑的單電池自呼吸和陰極通氧氣狀態(tài)下獲得的最大功率密度分別為22.0mW/cm~2和31.4mW/cm~2。
【關(guān)鍵詞】：甲酸 直接甲酸燃料電池 Pd/C催化劑 多壁碳納米管 合金催化劑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TM911.48
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 燃料電池簡(jiǎn)介10-12
• 1.1.1 燃料電池概況10
• 1.1.2 燃料電池特點(diǎn)10-11
• 1.1.3 燃料電池分類(lèi)11-12
• 1.2 直接甲酸燃料電池的研究意義12-13
• 1.3 直接甲酸燃料電池(DFAFC)基本原理13-15
• 1.3.1 直接甲酸燃料電池結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.2 甲酸電化學(xué)氧化的機(jī)理14-15
• 1.4 DFAFC陽(yáng)極催化劑研究進(jìn)展15-18
• 1.4.1 Pt基催化劑15-17
• 1.4.2 Pd基催化劑17-18
• 1.5 質(zhì)子交換膜和甲酸滲透18-19
• 1.6 貴金屬催化劑制備方法19-22
• 1.7 碳納米管22-25
• 1.7.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)22-23
• 1.7.2 碳納米管的分類(lèi)23-24
• 1.7.3 碳納米管的純化和預(yù)處理24
• 1.7.4 碳納米管作為催化劑載體24-25
• 1.8 本論文的研究思路和研究?jī)?nèi)容25-26
• 第二章 Pd/C催化劑電極的極化性能研究26-38
• 2.1 前言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-28
• 2.2.1 試劑26
• 2.2.2 電極結(jié)構(gòu)和電極制備26-27
• 2.2.3 極化性能測(cè)試設(shè)備和方法27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-36
• 2.3.1 不同電極擴(kuò)散層材料的影響28-29
• 2.3.2 粘結(jié)劑的影響29-30
• 2.3.4 不同催化劑量的影響30-32
• 2.3.5 溶液濃度的影響32-33
• 2.3.6 溶液溫度的影響33-34
• 2.3.7 Pd催化劑性能的衰減和恢復(fù)34-36
• 2.4 小結(jié)36-38
• 第三章 Pd/MWCNTs的合成及其對(duì)甲酸氧化的催化性能研究38-48
• 3.1 前言38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分38-40
• 3.2.1 試劑和儀器38-39
• 3.2.2 催化劑制備39
• 3.2.3 電化學(xué)測(cè)量39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-45
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)與表征40-42
• 3.3.2 催化劑對(duì)甲酸氧化的催化性能42-45
• 3.4 結(jié)論45-48
• 第四章 Pd-Ru/MWCNTs和Pd-Au/MWCNTs的合成及其對(duì)甲酸氧化的催化性能研究48-56
• 4.1 前言48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分48-49
• 4.2.1 試劑和儀器48
• 4.2.2 催化劑制備48-49
• 4.2.3 電化學(xué)測(cè)量49
• 4.3 結(jié)果與討論49-54
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)與表征49-51
• 4.3.2 催化劑對(duì)甲酸氧化的催化性能51-54
• 4.4 小結(jié)54-56
• 第五章 以碳載Pd為陽(yáng)極催化劑的直接甲酸燃料電池性能研究56-70
• 5.1 前言56
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分56-59
• 5.2.1 試劑和儀器56
• 5.2.2 催化劑制備56-57
• 5.2.3 Nafion膜預(yù)處理57
• 5.2.4 陰極和陽(yáng)極制備57
• 5.2.5 單電池結(jié)構(gòu)57-58
• 5.2.6 電池測(cè)試58-59
• 5.3 結(jié)果與討論59-69
• 5.3.1 陽(yáng)極催化劑結(jié)構(gòu)與表征59-60
• 5.3.2 甲酸濃度對(duì)陰極開(kāi)路電位的影響60-61
• 5.3.3 甲酸濃度對(duì)電池性能的影響61-63
• 5.3.4 以Pd/MWCNTs為陽(yáng)極催化劑的單電池性能63-69
• 5.4 小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-80
• 主要研究成果80

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王士瑞;納米Pd催化甲酸電氧化的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

2 周蓉;Pt、Pd貴金屬納米粒子的制備及其對(duì)甲酸的電催化氧化[D];蘇州大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：直接甲酸燃料電池陽(yáng)極催化劑的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：507933