甲酸阳极电氧化催化剂的研究

摘要

由于发展燃料电池的需要,近三十年来,人们对甲酸、甲醛等小分子有机物阳极氧化行为进行了大量的研究工作.电催化剂的研究对燃料电池的发展也具有极其重要的意义.实验表明某些碳载铂的二元合金可以改善质子交换膜燃料电池中燃料氧化的电催化性能.该工作的目地是考察Pt-Sn/C、Pt-Bi/C催化剂对甲酸电氧化的催化性能.采用碳黑作为载体,水合肼为还原剂,利用化学还原沉积法制备了Pt/C、Pt-Sn/C和Pt-Bi/C系列催化剂.催化剂粉末的晶体结构用XRD技术和透射电镜进行表征.通过循环伏安与电流-电位极化曲线的测量研究了甲酸在不同催化剂所制备的电极上的电催化氧化行为.用恒电流放电曲线研究了所制备电极的稳定性能,同时研究了甲酸浓度和催化剂的配比对阳极性能的影响.实验表明,Pt-Sn/C电极的性能在高浓度的甲酸溶液中比较好;同时与Pt/C电极比较,Pt-Sn/C和Pt-Bi/C电极对甲酸的电化学氧化显示出高的活性;Pt-Sn/C催化剂的最佳配比为Pt占20％,Sn占6％(质量比,均相对于碳黑),Pt-Bi/C催化剂的最佳配比为Pt占20％,Bi占10％(质量比,均相对于碳黑).

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

1.1燃料电池概述

1.1.1燃料电池

1.1.2燃料电池发展状况

1.1.3我国燃料电池发展状况

1.2燃料电池的组成及工作原理

1.3燃料电池的分类

1.3.1碱性燃料电池(AFC)

1.3.2磷酸型燃料电池(PAFC)

1.3.3熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)

1.3.4固体氧化物燃料电池(SOFC)

1.3.5质子交换膜燃料电池(PEMFC)

1.4质子交换膜燃料电池的电催化剂

1.4.1电催化剂概述

1.4.2传统催化剂的改进

1.4.3新型催化剂的开发

1.5质子交换膜燃料电池的燃料

1.5.1纯氢

1.5.2甲醇

1.5.3其它燃料

第二章实验部分

2.1主要的仪器和试剂

2.1.1主要仪器

2.1.2主要试剂

2.2催化剂粉末的制备

2.3催化剂粉末的结构表征

2.4碳纸的预处理

2.5电极的制备

2.6电化学测试

第三章催化剂结构的表征

3.1 X射线衍射

3.2透射电镜技术表征

第四章电化学测试

4.1电极中铂含量的影响

4.2不同甲酸浓度的影响

4.3 Sn含量对电极性能的影响

4.4Bi含量对电极性能的影响

4.5所制电极的稳定性能

第五章机理分析

第六章结论

参考文献

致谢