1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科学技术和经济的持续发展，人们对能源的需求日益增加，目前常见的石油等不可再生资源供应远不及人们的生产生活需要，面临着稀缺的危险，并且各种能源的开发利用工程对环境或多或少的造成了一定伤害，人们迫切地期待着一种清洁而高效的能源的出现，因此能源的可再生能源的开发利用和寻找替代性新能源引发世界各国的重点关注。燃料电池（fc）是一种将燃料的化学能直接转换为电能的发电装置，不受卡诺循环效应的限制，具有能量转化效率高的特点（一次发电效率为40 %~60 %，系统热电联供效率为60 %~ 80 %）^[1]。当以富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量少，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。另外,由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫,因此几乎不排放氮和硫的氧化物,减轻了对大气的污染。除此外，其比能量高、噪音低、燃料范围广、可靠性高，可适用于各种地方。美国《时代周刊》将燃料电池列为21世纪高科技之首正因为如此，世界各国特别是西方一些发达国家都不遗余力地对燃料电池进行研究与开发。

质子交换膜燃料电池(pemfc)是燃料电池的一种形式，是继afc、pafc、mcfc、sofc之后正在迅速发展起来的温度最低、比能最高、启动最快、寿命最长、应用最广的第五代燃料电池^[2]。质子交换膜燃料电池电化学反应电极需要具有吸附气体的功效的电极^[3]（形成较复杂的络合物）,有利于更多的气体分子聚集到电极上,增加分子间碰撞的几率,提高转化效率，所以需要催化剂作用于电极。pt/c催化剂被认为是质子交换膜燃料电池的理想催化剂，但同时也存在一些不足：首先pt作为一种贵金属，资源稀缺，价格昂贵，其次在催化氧气还原反应时pt的稳定性差，这些原因使得质子交换膜燃料电池工业化发展收到了限制。因此，研发出催化效率高、成本低的新型氧化还原催化剂成为目前燃料电池研究热点。

燃料电池的阴极发生还原反应，当燃料o₂被输送到阴极时，得电子生成oh^-，oh^-通过电解质溶液穿过质子交换膜到达阳极；阳极发生氧化反应，当h₂被输送到阳极时，失去电子生成h ,h 与oh^-反应生成h₂o，失去的电子通过外电路到达阴极，具体电极反应如下：

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以三羟甲基氨基甲烷（tris）与盐酸多巴胺制备碳材料前驱体聚多巴胺；通过液相沉积法对聚多巴胺进行金属离子掺杂后煅烧碳化制备一系列的碳基非贵金属催化剂；

材料表征：进行结构表征和电化学性能测试，通过xrd、n₂吸/脱附、tem、sem、xps等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，并采用循环伏安(cv)、线性扫描伏安法（lsv）等电化学测试技术对其电容性能进行了系统评估。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，研究多巴胺的浓度、乙醇与水的体积比、溶液ph对聚多巴胺的微观形貌的影响规律。

第9－12周：探究掺杂金属离子浓度、煅烧温度和煅烧时间对聚多巴胺碳化的影响以及对其电化学催化性能的影响规律。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 韩敏芳，彭苏萍，碳基燃料固体氧化物燃料电池发展前景，2012

[2] 李沛，李赏，质子交换膜燃料电池催化剂的研,2015

[3] 胡会利,李宁,电化学测量[m]. 国防工业出版社, 2007.