新型碳材料质子交换膜燃料电池Pt催化剂载体的研究进展

摘要

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高、功率密度大、室温启动快、噪音低和零污染等特点,有望减少二氧化碳排放量,缓解能源危机,在轨道交通、航空航天等领域具有广阔的应用前景。催化剂是PEMFC的关键材料, Pt催化氧还原反应活性和稳定性好,是广泛使用且很难被取代的电催化剂。然而Pt储量低、价格昂贵,导致PEMFC成本较高,使用Pt载体可减少PEMFC的Pt负载量,提高Pt利用率。碳材料具有成本低廉、比表面积大、孔结构丰富、电导率和表面性质可调等特性,是广泛应用的Pt载体。商用的炭黑载体对Pt的利用效率低,抗电化学腐蚀性较差。为了进一步提高PEMFC的性能和持续性,需要研发能够均匀负载Pt、高效利用Pt、抗电化学腐蚀性强且导电性好的碳载体,进而实现PEMFC的大规模应用。炭气凝胶、碳纳米管和石墨烯等新型碳载体具有独特的结构和性质,可以提高PEMFC性能和寿命,引起了研究者的广泛关注。本文对近年来PEMFC新型碳材料Pt载体的研究进展进行了较为详细的综述,并对其发展趋势作出了适当评论。