论文部分内容阅读
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是二十一世纪重要能源,新型能源燃料电池的特点包括比能量高、启动迅速、环境友好、方便携带等,此类移动电源具有广阔的发展前景。贵金属颗粒是当前燃料电池方面普遍使用的催化剂,以铂,钯贵金属为主。而贵金属具有价格昂贵、资源有限、易发生毒化等特点,致使燃料电池的商业化发展较为迟缓。为了降低Pt、Pd的含量,提高其利用率,阐明催化剂贵金属的含量和粒径对催化剂的影响规律,进一步提高其电催化性能,是值得深入研究的科学课题,也是解决目前Pt基催化剂大规模商业化发展的关键之一。本文通过改善负载物,载体和添加物方式研究其对催化剂的电催化活性影响,意义在于探索出高性能低成本的燃料电池阳极催化剂,为这一绿色新能源技术未来实现商业化提供更翔实的数据和理论依据。通过三种方式的调整合成贵金属阳极催化剂,并探究其对有机小分子电催化性能的作用规律。主要研究分为以下三个部分:（1）通过液相还原法,制备Pd基催化剂,其中碳纳米管为载体,控制Pd、Ag原子比为1:1（研究已表明,此种情况下催化性能最佳）,通过添加不同含量的Cu元素,探讨其催化剂性能提升的机理,研究系列Pd基催化剂在甲醇、乙醇和甲酸溶液中的电催化活性,结果表明Pd25Ag25Cu50/CNTs催化剂在甲醇、乙醇和甲酸氧化过程中展示出最佳的电催化活性,相比其它催化剂,稳定性也达到最高。（2）引用新型载体,简易Cu3P-C复合载体策略来提高铂纳米颗粒对甲醇、乙醇、乙二醇和甲酸的电催化性能,控制Cu3P与C的比例,探究发现当Cu3P与C的质量比为1:1时,Pt/C-Cu3P50%催化剂的电催化性能达到最高,说明复合载体的引入使Pt催化剂的催化活性得到提高。（3）引用添加物Fe2P,探究Fe2P不同比例含量下对Pt催化剂的电催化性能影响,其中Fe2P含量较少且颗粒较小,区别于Cu3P载体作用,分析其磷化物在较低含量下对甲酸、甲醇和乙醇的电催化活性影响。目前,磷化物作为新型材料,对燃料电池催化剂的电催化活性具有明显的增强作用。结果发现,添加物Fe2P含量5%时达到合适的添加比例,此时Pt催化剂在甲醇,乙醇和甲酸有机小分子氧化过程中具有最佳的催化性能。