發(fā)布時間：2021-08-21 16:06

　　直接甲醇燃料電池（DMFC）是一種比能量高、環(huán)境友好、啟動迅速的便攜式移動電源,是21世紀最為重要的新能源技術(shù)之一。目前,甲醇燃料電池中使用的催化劑,綜合性能最好的主要是Pt基貴金屬,但由于Pt的昂貴、稀缺和陰極不耐甲醇中毒等問題,使得其商業(yè)化進展緩慢。為了減低Pt的含量提高其利用率,闡明Pt負載量和粒徑對Pt/CNTs催化劑MOR和ORR性能的影響規(guī)律,進一步增強其催化活性,仍是值得深入研究的科學課題,也是解決目前的Pt基催化劑大規(guī)模商業(yè)化的關(guān)鍵之一。本文系統(tǒng)研究了Pt負載量和粒徑對Pt/CNTs催化劑MOR和ORR性能的影響規(guī)律,提出了影響MOR和ORR催化性能的作用機制;采用過渡金屬磷化物對Pt/CNTs催化劑進行改性,獲得了活性和穩(wěn)定性良好的MOR陽極催化劑,主要內(nèi)容總結(jié)如下:（1）制備了一系列不同Pt負載量的Pt/CNTs催化劑,對其形貌結(jié)構(gòu)進行了表征,分析了其ORR和MOR活性隨負載量變化的規(guī)律。結(jié)果表明,ORR受擴散控制,Pt負載量越高,受擴散控制的影響越顯著,其質(zhì)量比活性和活性表面比活性越低;MOR受質(zhì)子傳遞控制,低Pt負載量下催化劑無MOR活性是質(zhì)子傳導(dǎo)受到限制引起的... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【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 燃料電池工作原理
        1.2.2 燃料電池的分類
    1.3 直接甲醇燃料電池(DMFC)
        1.3.1 DMFC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
        1.3.2 DMFC的主要技術(shù)問題和最新進展
        1.3.3 DMFC的最新發(fā)展趨勢
    1.4 DMFC催化劑的發(fā)展
        1.4.1 陽極催化劑
        1.4.2 陰極催化劑
    1.5 催化劑的制備方法
        1.5.1 浸漬法
        1.5.2 化學還原法
        1.5.3 膠體法
        1.5.4 Adams法
        1.5.5 離子交換法
        1.5.6 電化學沉積法
        1.5.7 真空濺射沉積法
        1.5.8 高能球磨法
        1.5.9 其他方法
    1.6 本課題的研究思路和內(nèi)容
第二章 實驗材料和表征方法
    2.1 化學試劑和實驗儀器
        2.1.1 化學試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 催化劑的制備
        2.2.1 碳納米管的純化
        2.2.2 Pt/CNTs系列催化劑的制備
        2.2.3 Pt/CNTs-E系列催化劑
        2.2.4 Pt/RuO_2/CNTs系列催化劑的制備
        2.2.5 Pt/MnO_2/CNTs催化劑的制備
        2.2.6 Pt/TiB2系列催化劑的制備
        2.2.7 Pt/Ni_2P/CNTs系列催化劑的制備
        2.2.8 Pt/CoP/CNTs催化劑的制備
    2.3 催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        2.3.1 元素分析
        2.3.2 催化劑形貌和顆粒度觀察
        2.3.3 催化劑表面物相組成、價態(tài)和結(jié)構(gòu)組成分析
        2.3.4 催化劑比表面積
    2.4 催化電極的制備
        2.4.1 玻碳電極的預(yù)處理
        2.4.2 催化電極的制備
    2.5 催化劑電化學活性的評價
        2.5.1 催化劑的電活性面積的測定
        2.5.2 CO-stripping方法測定催化劑的活性面積和耐CO中毒性
        2.5.3 甲醇電催化氧化反應(yīng)的電化學表征
        2.5.4 氧還原反應(yīng)的電化學表征
        2.5.5 交流阻抗譜法測試催化劑的電阻電容等性質(zhì)
        2.5.6 線性伏安掃描法測電子轉(zhuǎn)移數(shù)
第三章 Pt/CNTs催化劑的MOR和ORR活性隨Pt負載量變化的規(guī)律研究
    3.1 引言
    3.2 不同Pt負載量的Pt/CNTs催化劑的結(jié)構(gòu)和活性變化規(guī)律
    3.3 影響Pt/CNTs的ORR和MOR活性的原因探究
        3.3.1 載體的影響
        3.3.2 傳質(zhì)的影響
        3.3.3 電子和質(zhì)子(H+)傳遞的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Pt/CNTs的ORR和MOR活性隨Pt顆粒尺寸變化的規(guī)律及其作用機制研究 .. 58
    4.1 引言
    4.2 實驗結(jié)果與討論
        4.2.1 Pt/CNTs-g催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        4.2.2 Pt/CNTs-g催化劑的ORR和MOR電化學性能
        4.2.3 Pt/CNTs-g的MOR活性增加的原因分析
        4.2.4 質(zhì)子傳導(dǎo)模型
    4.3 本章小結(jié)
第五章 Ni_2P改性Pt/CNTs催化劑的制備及MOR性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗結(jié)果與討論
        5.2.1 Pt和Ni_2P負載的先后順序?qū)t/Ni_2P/CNTs的MOR活性的影響
        5.2.2 Pt/Ni_2P/CNTs的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        5.2.3 Pt/Ni_2P/CNTs催化劑的Ni_2P負載量優(yōu)化
        5.2.4 Pt/Ni_2P/CNTs催化劑的MOR活性和穩(wěn)定性
    5.3 本章小結(jié)
第六章 CoP改性Pt/CNTs催化劑的制備及MOR性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗結(jié)果與討論
        6.2.1 Pt/CoP/CNTs的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        6.2.2 Pt/CoP/CNTs催化劑的CoP負載量優(yōu)化
        6.2.3 Pt/CoP/CNTs催化劑的MOR活性和穩(wěn)定性
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]配電網(wǎng)線損管理概述[J]. 張建慶.  中國電力教育. 2014(27)
[2]燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 侯明,衣寶廉.  電化學. 2012(01)
[3]雜多酸修飾碳納米管載鉑催化劑對甲醇的電催化[J]. 羅宿星,伍遠輝,勾華,石模遠.  電源技術(shù). 2011(08)
[4]Study on the supramolecular systems of two basic violets with cyclodextrins by MWNTs/Nafion modified glassy carbon electrode[J]. Jin Ping Song~(a,b),YU Jing Guo~(a,*),Shao Min Shuang~(a,*),Chuan Dong~a a Research Center for Environmental Science and Engineering,Shanxi University,Taiyuan 030006,China b Medical College of Shanxi Datong University,Datong 037000,China.  Chinese Chemical Letters. 2009(08)
[5]納米粒子尺寸效應(yīng)引起的內(nèi)層電子結(jié)合能位移[J]. 趙志娟,劉芬,邱麗美,趙良仲,閆壽科.  物理化學學報. 2008(09)



本文編號：3355919