直接甲醇燃料电池阳极催化剂的的制备及性能研究

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chongfengli
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
直接甲醇燃料电池是一种新型能源系统,与传统电池系统相比具有能量损失少、燃料源头广、燃料运输安全,产物绿色环保等优势。但是催化剂的成本、催化活性和催化稳定性等问题,限制了直接甲醇燃料电池的商业化发展。目前制备新型高催化活性和高稳定性的阳极催化剂是燃料电池的研究热点。本研究采用循环伏安法将活性金属沉积到碳纳米管和复合载体上,制备了高效低铂载量的甲醇燃料电池催化剂,并对其性能进行研究。研究内容如下:
  1、在载体的制备过程中,对碳纳米管和二氧化钛的配比(1%,3%,5%,7%,9%,11%)、制备的pH(1-7)以及陈化温度(25℃-65℃)等条件进行了研究,通过TEM、热重、红外、BET等表征手段,确定了载体制备的最佳条件。在碳纳米管和二氧化钛为5%时,通过调节pH=3,并经过25℃的陈化,以及450℃的煅烧,得到了比表面积高达3136.582m2/g的催化剂载体。
  2、采用循环伏安法考察了单一载体CNT负载单金属和双金属的催化效果,第二种金属的加入,使得催化剂的催化活性与稳定性得到了提高。同时,复合载体CNT@TiO2对单一金属和双金属条件下所制备的催化剂的催化性能的影响也进行了探索,研究表明,金属Co的加入能有效的提高催化剂稳定性与催化活性。
  3、考察了主盐金属配比对PtTi-CNT、PtCo-CNT@TiO2电沉积的影响;当金属比例Pt∶Ti=1∶2时,催化剂显示出了优异的催化效果,电化学催化电流达到25.08mA/cm2。同时,在复合载体中,随着金属配比的升高,催化剂的催化性能呈先增大后减小的趋势,当金属比例Pt∶Co=1∶3时,催化剂电化学催化电流可达到21.42mA/cm2。
  4、采用TEM、XRD、热重分析等方法对所制备的催化剂进行了表征,得到了催化剂的粒径与耐热性的相关数据。研究表明,复合载体较单一载体催化剂更耐高温,耐酸碱性。
  5、采用电化学工作站,研究了PtTi-CNT的电化学行为,考察了在不同催化条件下,催化剂对碱性甲醇溶液的催化能力,同时利用计时电流方法测定了催化剂的电化学稳定性。研究表明,双金属的催化活性较单金属高16.76mA/cm2,双金属催化剂较单金属催化剂,显示出了更高的电流值,表明其具有更高的稳定性。
  6、通过在不同条件下制备的PtCo-CNT@TiO2催化剂的催化性能、电化学活性与稳定性进行电化学分析,表明加入氧化物的复合载体,能够有效的提高催化剂的稳定性,且随着扫描速率的增大,复合载体相较于单一载体,其催化电流的峰值与扫描电压的二分之一次方呈现出了更低的相关性。
其他文献
近年来,随着电子技术的不断成熟和硬件能力的不断发展,机器人在行业中有着越来越广泛的应用。但随着任务本身和任务环境变得越来越复杂,基于视觉等传感器的多模态融合协同场景感知定位技术成为机器人能够高效安全地执行任务的前提,成为研究人员关注的焦点。  本文基于空中无人机与地面机器人平台,重点构建了一套空地融合协同同步定位与建图框架,深入研究了融合多模态信息的协同定位与感知方法,以满足机器人在复杂多变环境下
学位
在无线体域网(WBAN)中,能量消耗和安全问题一直是研究的主流方向。通用协议IEEE802.15.6重新定义了物理层和MAC层,为WBAN提供低功耗、短距离的通信服务。为了降低长距离单跳带来的高额能耗,该协议提出一种最多2-Hop的星型拓扑结构,通过转发节点转发数据降低能耗,但协议没有提出具体的转发节点选择策略。同时,考虑到WBAN工作时间的长期性,节点软件的再编程需求不可避免,对于一些体内节点,
能源在人类发展与进步中占据着重要的位置。随着社会经济的发展以及人们对日益美好生活环境要求的提高,建筑领域所消耗的能源已经与交通、工业成为社会耗能三大主题。截止2018年底,中国建筑能耗已经占据社会总能耗的35%,而在建筑能耗构成中,空调、采暖能耗又是主体,占建筑总能耗的60%以上。  建筑本体设计节能、建筑用能设备节能以及采用高效的建筑用能供应系统,是降低建筑空调采暖能耗的三种重要途径。采用高能效
为满足高烈度、高人口密度地区对高延性和高耗能能力装配式钢结构的迫切需求,提出带有可更换延性耗能连接组件的钢框架结构体系,该结构体系采用高性能低屈服点钢材代替传统钢材来制作连接组件,利用高强度螺栓与主体结构连接,实现预制装配功能、“结构保险丝”功能、震后可更换功能的叠加。本文采用通用有限元软件ABAQUS对四种不同连接形式的带连接组件的全螺栓连接钢框架节点的“结构保险丝”工作机理进行深入系统的研究,
随着当今社会的不断发展,资源的日益稀缺,环境俘能成为了当前的研究热点。其中应用压电材料俘获周围环境中的机械振动能是一种比较高效的俘能方式。但是环境振动能量密度低,因此需要对其进行汇聚后再进行能量俘获。已有研究发现,具有局域共振衰减域机理的周期性结构能够使环境振动的能量聚集在自身结构的某一部分。因此本文提出了针对地面列车致环境振动引起的面波,将压电俘能结构置于周期排桩中的想法,设计了新型周期性压电排
近些年来,桥梁健康监测领域越来越受到人们的关注,但是,针对铁路桥梁研究较少,关于地铁高架桥长期健康监测大数据分析和挖掘的研究更加缺乏,结合地铁桥梁荷载的特点探究监测数据的深层次信息的研究也很少。同时,实际运营中的地铁桥梁存在无效预警或过度预警的问题,增大了检修人员的工作量或造成错误判断。针对以上现状,本文对地铁桥梁长期健康监测数据的时间多尺度特点进行了分析,并在此基础上研究了桥梁结构作用效应与环境
学位
近年来,随着无线传感器的广泛应用,利用环境中的振动能来为无线传感器供电已成为一个新兴的研究方向。其中,压电材料具有优异的力电耦合特性,利用压电材料制作的压电俘能器可高效地俘获环境中的振动能。由于悬臂梁式压电俘能器的自振频率可以调节到低频范围内,以接近于环境振动频率,因此其在低能耗领域得到了一些应用。但是环境振动源具有很大的随机性,单根压电悬臂梁仅能在谐振频率附近很窄的带宽范围内具有良好的俘能效果,
本文利用有限元软件PLAXIS 3D,分析了板桩墙深基坑在移动车辆荷载作用下的动力响应。在临近公路的深基坑三维有限元模型中,从ASSHTO规范中选取了两种类型的车辆,来研究板桩墙在移动车辆荷载作用下的动力响应。为了反映实际车辆的行驶情况,对路面上的车辆轮胎载荷进行了建模,并考虑了车辆类型、车速、公路与开挖基坑之间的净距等主要参数。通过数值模拟,研究了这些参数对板桩墙深基坑在施工过程中的影响。为了进
学位
基于现场检测的结构状态评估是古建筑木结构安全评估的重要组成部分,为结构制定合理的修缮和保护方案提供重要基础。由于在这一领域缺乏相关的规范和标准,因此本文提出了基于微损材质检测和全站仪变形监测的古建筑木结构状态评估方法,并将其应用于我国现存的多层古建筑木结构——飞云楼,为古建筑木结构的科学保护提供了重要参考。论文的主要工作和成果如下:  (1)提出了基于应力波和微钻组合检测方法的古木构件内部材质损伤
学位
活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)是一种高强度、高韧性、低孔隙率的水泥基材料,具有良好的抗裂性和耐久性。将RPC运用于钢-混组合梁的顶板中,可以解决普通混凝土顶板纵向开裂、收缩徐变过大,以及桥梁跨径受自重限制等问题。然而目前针对钢-RPC组合梁栓钉连接件的研究十分缺乏。此外,栓钉变形、栓钉焊接不牢会导致钢与混凝土界面滑移,因此本文提出一种高强粘结胶-栓钉