【摘 要】
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氢能作为洁净能源之一,主要应用于质子交换膜燃料电池[1].现阶段氢气主要来自含碳原料的重整转换,其含有微量的CO(1％)能够毒化燃料电池的Pt电极,进而降低电池的工作效率.C
【机 构】
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中国科学院大连化学物理研究所,大连,116023
【出 处】
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第十七届全国化学热力学和热分析学术会议
论文部分内容阅读
氢能作为洁净能源之一,主要应用于质子交换膜燃料电池[1].现阶段氢气主要来自含碳原料的重整转换,其含有微量的CO(1％)能够毒化燃料电池的Pt电极,进而降低电池的工作效率.CO毒化效应及昂贵的Pt电极是燃料电池商业化的主要障碍.开发抗CO的Pd电极催化剂是有效方法之一.Pd能够吸附并解离H2,此外Pd上CO吸附受粒径影响较大,当Pd粒径减小至亚纳米、单原子时CO以线性吸附形式存在,而线性吸附强度较低[2],有利于提高Pd的抗CO毒化能力.研究Pd基催化剂CO存在下H2氧化行为对获得高抗CO毒化能力的Pd电极催化剂提供一定的借鉴.本研究采用共沉淀法制备FeOx负载Pd的Pd/FeOx催化剂,采用浸渍法制备Pd/C催化剂,Pd负载量约5 wt％.高分辨透射电镜结果(未显示)发现Pd/FeOx上Pd主要以亚纳米(<1 nm)形式存在,而Pd/C上Pd粒子尺寸为2 nm左右.H2、CO吸附量热结果(图1)发现Pd/FeOx、Pd/C上H2初始吸附热相当,约69 kJ/mol,表明H2吸附强度并不受Pd粒子尺寸影响,而较高Pd分散度的Pd/FeOx催化剂具有较高的H2吸附量；另一方面Pd/FeOx上CO初始吸附热较低,仅为73 kJ/mol,而Pd/C上为110 kJ/mol,表明亚纳米Pd上CO吸附强度较低.结合红外研究发现亚纳米Pd上CO吸附以线性形式为主,因而具有较低的CO吸附强度.CO+H2共吸附量热结果(图2)发现Pd/FeOx上H2吸附量高于CO,H2/CO比值为1.4左右,表明亚纳米Pd更利于H2竞争吸附,而Pd/C上H2吸附量远低于CO,H2/CO比值为0.3～0.7,较高的CO吸附强度能够抑制H2吸附.CO存在下H2氧化结果(未显示)发现Pd/FeOx上H2能够在较宽的温度区间(30～120 oC)氧化,其转化率高于70％.而Pd/C上H2氧化活性较低,即使90 oC时H2转化率仅为10％,这些结果表明Pd/FeOx催化剂具有较强的抗CO的H2氧化能力.以上研究表明亚纳米甚至单原子Pd催化剂能够潜在应用于燃料电池.
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