质子交换膜燃料电池之碳电极材料研究

摘要

利用纳米碳管当作燃料电池中白金触媒之载体的研究已是目前热门之研究课题,在制作纳米碳管之过程中,可在阳极加入钇元素或铁元素做为触媒,以促进单层纳米碳管之生成.添加铁元素不只可使单层纳米碳管生成,且随着铁元素添加量的提升将有助于多层纳米碳管之直径均匀缩小.但铁元素之添加量若超过10％,则单层或多层纳米碳管都将不再生成,而是生成带有金属光泽之碳化铁.钇元素添加少量时,虽有单层纳米碳管生成,但无法缩小多层纳米碳管之直径,且其效果较添加铁元素为差.然而随着钇元素添加比例的增加不只单层纳米碳管之直径,且多层管之直径也迅速下降,其效果优于铁元素之添加.实验显示,在添加高剂量钇元素至9％时会生成一种纳米碳管束之结构,推测其原因是钇原子于同一区域大量成核的结果.本研究制备的纳米碳管,其比表面积小于商用Vulcan XC-72碳粉,但其高纯度及优异之道电率,使其有潜力成为质子交换膜燃料电池之铂触媒载体.