质子交换膜燃料电池（PEMFC）催化剂载体材料的研究

摘要

本文首先综述了燃料电池(FC)的开发背景、分类及特点，然后简要介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的发展简史，工作原理，关键技术和应用领域。详细讨论了近年来PEMFC电催化剂新型载体材料的研究进展。载体材料的导电性能，比表面积，孔径尺寸和分布情况都对电催化剂的整体效能和稳定性产生极大的影响。实验部分研究了活性炭，碳纳米管，碳气凝胶三种材料所制备的Pt/活性炭，Pt/碳纳米管，和Pt/碳气凝胶催化剂的性能。通过NaOH溶液处理活性炭，并于600℃-900℃进行煅烧，用化学还原法(甲醛)制备了Pt/活性炭催化剂。利用比表面积、孔结构测试、透射电镜、循环伏安法进行表征。经过处理的活性炭的比表面积和孔结构有了明显的改善，以其为载体制备的催化剂粒径较小，分散比较均匀，对甲醇的氧化具有良好的催化性能。 利用HNO3溶液回流处理等步骤活化碳纳米管，分别用甲醛，乙二醇，硼氢化钠三种不同的物质为还原剂制备Pt/碳纳米管催化剂。结果表明，由乙二醇制备的Pt/碳纳米管催化剂粒径最小而且分散均匀，甲醛次之，由硼氢化钠制备的催化剂Pt粒径最大而且团聚明显。循环伏安曲线验证了这个结论。 采用溶胶-凝胶，高温碳化等步骤来制备碳气凝胶。通过改变金属前躯体和二氧化硅的含量，以及混合物中的含水量来改变碳气凝胶的比表面积和孔径分布。结果表明，金属前躯体和二氧化硅含量高，混合物中含水量适中的碳气凝胶比表面积大，孔径分布适宜，对甲醇的氧化显示出良好的催化性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章活性炭载体的制备与表征

第三章碳纳米管载体的制备与表征

第四章碳气凝胶载体的制备与表征

第五章结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢