本文關鍵詞：燃料電池高度有序化膜電極碳納米管—鉑粒子催化層制備研究

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【摘要】：膜電極(MEA)相當于燃料電池的心臟,是由質子交換膜、擴散層以及催化層構成。由于鉑基催化劑仍然是目前難以取代的,所以催化層不僅影響著燃料電池的性能,更影響著燃料電池的成本。隨著低鉑載量燃料電池的研究與納米材料的發(fā)展,膜電極的制備已經開始了有序化階段,但是目前這些催化層結構只是有限的有序化,多數(shù)催化劑顆粒仍然形成團聚體。因此,如何制備低鉑載量高效率的高度有序化膜電極成為研究的焦點。本文提出了一種“樹干型”微觀高度有序化的膜電極結構以及制備這種有序化膜電極的工藝路線。主要研究了模板法制備催化層的技術路線,包括制備的氧化鋁模板(Anodic Alumina Oxide template,簡稱AAO)及參數(shù)討論,在模板孔道內制備碳納米管(Carbon Nanometer Tube,簡稱CNT)實驗研究以及在碳納米管壁上沉積鉑粒子的實驗研究。本論文研究工作的主要結論如下：1)采用兩步法制備出了符合生長碳納米管要求的AAO模板。確定了最佳實驗參數(shù)。2)陽極氧化過程與電場支持下的溶解模型生長機制一致。3)采用AAO浸漬檸檬酸,干燥后直接熱處理,不能生成碳納米管,只能得到無定形碳。4)采用催化裂解酞菁鐵可以得到直徑在20nnm左右的陣列碳納米管,優(yōu)化了實驗參數(shù)。5)采用浸漬氯鉑酸還原鉑粒子的方法,可以將鉑粒子制備到碳納米管內部,并大幅度提高電極反應速率,可以應用于制備碳納米管-鉑粒子催化層。
【關鍵詞】：催化層 氧化鋁模板 碳納米管 生長鉑粒子
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4;O613.71
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10
• 1.2 質子交換膜燃料電池10-14
• 1.2.1 質子交換膜燃料電池結構與原理11
• 1.2.2 質子交換膜燃料電池膜電極11-12
• 1.2.3 質子交換膜燃料電池催化層制備方法12-14
• 1.2.4 制約膜電極發(fā)展的因素14
• 1.3 低鉑載量研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 研究的內容與意義16-18
• 1.4.1 研究的目的16
• 1.4.2 研究的內容16-18
• 第二章 實驗方法18-26
• 2.1 碳納米管制備技術18-20
• 2.1.1 電弧放電法18
• 2.1.2 激光蒸發(fā)法18-19
• 2.1.3 催化裂解法19-20
• 2.2 模板法20-23
• 2.2.1 氧化鋁模板制備方法21-22
• 2.2.2 制備碳管步驟22-23
• 2.2.3 生長鉑粒子方法23
• 2.3 本文研究的技術路線23
• 2.4 實驗原料23-24
• 2.5 實驗儀器24-26
• 第三章 氧化鋁模板制備結果及討論26-31
• 3.1 AAO模板的形貌表征26-27
• 3.2 陽極氧化過程分析27-28
• 3.3 鋁片退火處理的影響28
• 3.4 溫度對孔徑的影響28-29
• 3.5 時間對磷酸擴孔的影響29-30
• 3.6 本章小結30-31
• 第四章 碳納米管制備結果討論31-37
• 4.1 模板法生長碳納米管結果分析31-33
• 4.1.1 結果表征與分析31-33
• 4.2 催化裂解法制備陣列碳納米管33-36
• 4.2.1 形貌表征33-35
• 4.2.2 結果與討論35-36
• 4.3 本章小結36-37
• 第五章 生長鉑粒子結果及討論37-44
• 5.1 普通碳管生長鉑粒子結果分析37-39
• 5.2 碳納米管陣列生長鉑粒子結果分析39-42
• 5.2.1 形貌表征與分析39-40
• 5.2.2 電化學特性分析40-42
• 5.3 本章小結42-44
• 結論與展望44-45
• 結論44
• 展望與建議44-45
• 致謝45-46
• 參考文獻46-51
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文51

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前1條

1 劉志祥;錢偉;郭建偉;張杰;王誠;毛宗強;;質子交換膜燃料電池材料[J];化學進展;2011年Z1期

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本文編號：955626