论文部分内容阅读
H2O2燃料电池是以H2O2为氧化剂的燃料电池。根据阳极燃料可分为金属-H2O2半燃料电池、醇类-H2O2燃料电池、酸-H2O2燃料电池和硼氢化物-H2O2燃料电池等。H2O2燃料电池具有安全性高,稳定性好,环境友好,易操作,功率密度和能量密度高等优点,与氧气作为氧化剂的传统燃料电池相比,H2O2燃料电池应用范围广,可以被用在水下和氧气稀少的环境中。H2O2燃料电池催化材料的催化活性,稳定性及制备价格,限制了该电池更好地利用与发展。因此,研究H2O2燃料电池阴极和阳极催化剂,研制出催化活性强,选择性好、成本低的催化剂,具有极重要的应用价值。 本文采用溶剂热法制备了纳米SnO2材料,考察了氢氧化钠含量、反应温度、反应时间及添加剂(SDS和葡萄糖)等对产物形貌的影响,并初步分析了生长机理。以SnO2为担载体,分别使用硼氢化钠还原法、物相混合法、乙二醇溶剂热还原法得到了Pd/SnO2催化剂,并进行XRD、SEM和电化学分析,结果发现三种方法得到的Pd/SnO2对H2O2电还原反应具有一定的催化性能。Pd/SnO2电极上的还原电流密度随H2O2浓度增大而增加,在0.1 mol/L H2SO4+0.5 mol/L H2O2混合溶液中,E=0.2V,Pd/SnO2-A、Pd/SnO2-B、Pd/SnO2-C催化剂上H2O2还原的电流密度依次为13.2 mA/cm2,10.8 mA/cm2和19.7mA/cm2。溶剂热法得到的Pd/SnO2催化剂在0.1 mol/L H2SO4中的电催化活性大于其他两种制备方法得到的Pd/SnO2催化剂。采用溶剂热还原法制备了PdCo/SnO2、PdZn/SnO2、PdFe/SnO2和PdSb/SnO2催化剂,通过XRD、SEM和电化学测试手段进行该催化剂物理化学表征,发现掺杂钴、锌、铁和锑等对Pd/SnO2催化H2O2电还原性能具有一定的影响。结果表明,PdCo/SnO2、PdZn/SnO2、PdFe/SnO2和PdSb/SnO2在0.1 mol/L H2SO4+0.5 mol/L H2O2混合溶液中,E=0.2 V时,各催化剂上H2O2电还原的电流密度依次为:20.2 mA/cm2、16.7 mA/cm2、13.2 mA/cm2、13.6 mA/cm2。PdCo/SnO2对H2O2电还原性能最佳。采用溶剂热还原法得到的PdCo/SnO2、PdZn/SnO2、PdFe/SnO2和PdSb/SnO2催化剂进行H2O2燃料电池阳极不同阳极燃料的电催化氧化活性研究,并发现在6 mol/LNaOH+0.1 mol/L NaBH4溶液中,Pd和Sb摩尔比为4∶1时PdSb/SnO2催化剂催化NaBH4氧化活性远远大于其他催化剂,E=-0.15V时硼氢化钠氧化峰电流密度为6.5mA/cm2。在1 mol/L KOH+1 mol/L C2H5OH溶液中,Pd、Zn摩尔比为8∶1时PdZn/SnO2催化剂催化乙醇氧化性远远大于其他催化剂,E=-0.2V时乙醇氧化峰电流密度为30.7mA/cm2,说明PdZn/SnO2在Pd、Zn摩尔比为8∶1时催化活性最佳。