聚苯胺/C载Pt-Ni燃料电池催化剂的制备与表征文献综述
2020-06-28 20:20:40
文 献 综 述 1、引言 质子交换膜质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为清洁高效的发电电源,是替代传统化石燃料发电的理想电源之一,近年来受到国内外的广泛关注和大量研究[1]。
在等温条件下直接将化学能转化为电能的发电装置,因不受卡诺循环的限制,具有能量转换效率高、无噪声、无污染、无腐蚀、工作温度低、冷启动快、寿命长和比功率高等优点[2],具有十分广阔的应用前景。
大量的研究表明[3],通过过渡金属与铂形成合金Pt-M(M:Co,Cu ,Fe ,Ni等)可以进一步提高催化剂的活性,并且有效提高铂的利用率。
目前PEMFC使用的催化剂大多数是以活性炭、碳黑以及石墨等材料为载体的Pt催化剂,减少了Pt的用量,提高了Pt的利用率,而且将Pt分散于不同的载体中制成复合电极材料,是提高Pt催化剂利用率的有效途径[4]。
但是目前PEMFC商业化面临的主要问题是催化剂的成本与耐久性问题,提高耐久性是现阶段质子交换膜燃料电池研究的重点。
目前催化剂的耐久性主要通过催化剂本身与其载体两方面来进行改善,通过对载体的改性修饰等方法来提高催化剂的耐久性。
2、碳载Pt催化剂概述 高担载量碳载铂催化剂是目前质子交换膜燃料电池的关键材料之一,实际应用的燃料电池碳载铂电催化剂,铂担载量一般高达20%以上,较通常的化工用担载型催化剂(铂担载量低于5%)的制备难度要大很多,国内目前尚处于研发阶段,未形成生产能力, 产品主要依赖进口。
燃料电池碳载铂催化剂中铂纳米颗粒粒度、粒度分布及杂质含量对催化剂的电催化性能和运行稳定性有很大的影响。
当催化剂中金属Pt粒子的粒度在2~5nm、粒子粒度分布窄、在炭上分散均匀,催化剂中有害杂质(如Cl)含量少时,催化剂具有较好的活性和稳定性[5]。
3、导电聚合物概述 近年来,由于其优异的性能,导电聚合物具有不同的应用领域,包括换能器,生物和化学传感器,可充电电池,抗静电涂层和腐蚀抑制膜。