碱性液体燃料电池Pd基阳极催化剂的研究

摘要

直接醇类燃料电池(DAFC)是以甲醇、异丙醇等有机小分子作为燃料的新型低温燃料电池。然而阳极催化剂成本高、电化学性能低,一直成为制约DAFC发展的瓶颈。直接硼氢燃料电池(DBFC)是通过氧化还原过程,将BH4-以及氧化剂中的化学能直接转化为电能的一种装置。
　　 本文采用液相还原法,利用硼氢化钠作为还原剂,制备PdCoAu／C一系列三元催化剂,并利用XRD、XPS、TEM对其进行表征,运用循环伏安、交流阻抗、慢速线性扫描法等多种电化学测试技术,对所制备的催化剂进行电化学性能测试。首先以其在碱性介质中对硼氢化钠电氧化的催化性能为评价指标,进行了单因素分析,找到PdAuCo／C的最佳制备条件为50℃,npd:n(Co+Au)=2:1,n柠:n(Pd+Au+Co)=2:1,nCo:nAu=3:1,20倍计量比的硼氢化钠(作为还原剂)。然后在同样的制备条件下,又制备了Pd／C,PdCo／C,PdAu／C催化剂,考察了Pd基催化剂中添加元素对于催化剂催化活性的影响。发现在硼氢化钠碱性溶液中,制备的PdAuCo／C(最优)催化剂活性好于Pd／C、PdCo／C、PdAu／C催化剂,这说明Au、Co的加入改善了Pd的催化性能。然后将所制备的Pd／C、PdCo／C、PdAu／C、PdAuCo／C催化剂以及商用PtRu／C催化剂在异丙醇碱性溶液中进行了电化学性能比较。在异丙醇碱性体系中,对PdAuCo／C与Pd／C,PdCo／C,PdAu／C催化剂及商用PtRu／C催化剂进行电化学性能测试。发现在碱性异丙醇溶液中,PdCoAu／C的催化活性要好于Pd／C,但是PdCo／C、PdAu／C的催化活性不如Pd／C。