直接甲醇燃料电池所用催化剂和膜电极工艺研究进展

摘要

直接甲醇燃料电池由于其高效的能量转化效率、清洁环保、体积小、重量轻、可低温快速启动等优点,在未来将得到广泛应用.介绍了直接甲醇燃料电池工作原理及核心部件的相关研究进展,包括阳极催化剂、阴极催化剂和膜电极工艺.阐述了电极催化剂的工作原理,并按负载的活性金属组分的不同,对电极催化剂进行分类总结.阳极贵金属基催化剂中,Pt分别与Ru、Co、Fe、Ni的合金催化剂表现出比纯Pt催化剂更优越的性能.阴极贵金属基催化剂中,Pt-Fe体系催化效果较好.研究分析表明,贵金属基合金纳米结构均匀分散与载体上,产生更高的电化学活性表面积和更低的电荷转移电阻,催化剂稳定性与催化活性较大提高.非贵金属基催化剂则是以氧化物及过渡金属为代表取代Pt,展现较好性能,但还存在催化效率不足的问题.膜电极工艺流程较为成熟固定,活化工艺及质子交换膜有待深入研究.