燃料電池低鉑催化劑研究.pdf

1、低溫燃料電池是被譽為是最具有大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)前景的一類燃料電池，因為它具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好、可移動、條件溫和等優(yōu)點。低溫燃料電池又包括質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池和直接酸類燃料電池。到目前為止，這些燃料電池均使用鉑及其合金作為其有效的催化劑，鉑資源的匱乏和成本昂貴直接制約了燃料電池大規(guī)模商業(yè)化應用。因此，開發(fā)低鉑載量高催化性能催化劑顯得及其重要。
　　本文從催化劑的制備技術、載體、以及催化劑的結構出發(fā)，探索了燃料電

2、池陽極和陰極低鉑類催化劑，有效的減少了貴金屬鉑的用量。
　　針對燃料電池陽極，我們采用了原位的方法制備了石墨烯負載鈷的納米顆粒，通過鈷納米粒子和氯鉑酸之間自發(fā)的置換反應，制備了石墨烯負載的空心結構鉑納米顆粒。拉曼光譜（Raman Shift）表明所制備的石墨烯具有較高的完整結構，層數(shù)在5~10層之間。掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）表明鉑納米顆粒為空心結構而且在石墨烯上具有很好的分散性。甲醇的電催化氧化實驗表明所

3、制備的石墨烯負載鉑空心納米粒子（Pt-H-G）在起峰電位和比質(zhì)量活性上均優(yōu)于商業(yè)化碳黑載鉑催化劑（Pt/C）。
　　針對陰極，我們采用了一種很簡易的方法成功的合成了 Pt/Mn3O4/CNTs三層結構復合催化劑。四氯鉑酸鉀在一定溫度下被Mn3O4還原，生長在Mn3O4的表面；同時讓 Mn3O4納米粒子包覆在碳納米管的表面，利用碳納米管來構筑三維的導電網(wǎng)絡來解決鉑在金屬氧化物表面電子傳輸問題。SEM和 TEM表明所制備的Pt/Mn3