质子交换膜燃料电池铂基催化剂研究进展_第1页
质子交换膜燃料电池铂基催化剂研究进展_第2页
质子交换膜燃料电池铂基催化剂研究进展_第3页
全文预览已结束

下载本文档

版权说明：本文档由用户提供并上传，收益归属内容提供方，若内容存在侵权，请进行举报或认领

文档简介

文章内容质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种将化学能直接转化为电能的能量转换装置，具有能量密度高，利用率高、清洁安静等优点。目前，缺乏可替代铂基材料的低成本、高效阴极催化剂是限制PEMFC性能提升和成本降低的关键因素。本文综述PEMFC阴极催化剂的结构可控制备及其对阴极氧还原反应和膜电极性能的影响，阐述调控催化剂结构提高PEMFC性能的研究进展。在过去数十年中，PEMFC取得了很大突破，贵金属负载量从超过10mg∙cm-2降低至目前的0.1-0.4mg∙cm-2，这归结于人们对质子交换膜燃料电池认识的不断深入和催化剂材料的发展。根据纳米粒子的形成方式及与碳载体的作用方式，燃料电池催化剂的合成方法可大致分为3大类：浸渍法，胶体法和微乳液法。图1

碳载催化剂合成的3类化学法示意图。当前，PEMFC仍主要采用铂基催化剂，阴极催化剂已经逐渐从Pt/C向二元铂基催化剂转变，这从丰田公司发布的Mirai氢燃料电池汽车中得到了印证。在未来的一段时间内，为进一步降低成本PEMFC将向超低铂方向发展，需要设计出性能更高的燃料电池催化剂。另一方面，催化层的合理设计也将有助于提高催化剂的利用率，为电化学反应提供适宜的反应环境。以阴极氧还原反应为例，O2+4e-+4H+→2H2O反应涉及的物种包括气态的O2、液态的H2O、以及通过固态结构传导的质子和电子，需要构筑有效的“三相界面”，使O2、质子和电子同时相遇发生氧还原反应，如图2所示。同时，生成的液态水要迅速离开以避免阻碍反应的持续进行。

图2

PEMFCs中催化层的阴极传输过程及“三相界面”结构示意图。已经报道的具有特殊形貌和结构的新型铂基催化剂在三电极体系中有较Pt/C活性高数倍乃至数十倍的氧还原活性，但是其在MEA中活性提升有限，如何在膜电极上发挥出来是一个重要的课题。一方面，传统三电极体系辅以旋转圆盘技术作为一种快速评价催化剂氧还原动力学性能的方式，简化了催化剂的评价工序，缩短了评价时间，提高了催化剂的筛选效率；另一方面，传统三电极体系与膜电极在工作温度、工作介质、催化剂用量及催化层结构、传质等方面有很大区别。如何将三电极体系的测试结果以定量或半定量的方式与膜电极性能对应是一个挑战，也是更有效快速评价催化剂性能、指导催化剂合成的

人人文库> 全部分类> 行业资料 > 信息产业

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

最新文档

评论

0/150

提交评论