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随着地球环境的恶化,人们已经意识到清洁能源的重要性。由于氢气的高燃烧效率和相对便宜的成本等优点,近些年,在学术界引起广泛的研究热潮。电解碱性水制氢技术有电解效率高、制备出的气体纯度高的优点。但是,由于电解过程需要消耗大量的电能,电解水制氢没能得到广泛的商业应用。因此,开发新的电解电极以降低析氢过电位和电能耗成为非常迫切的任务。金属铂对析氢反应有极低的过电位,但是铂的价格太高且储量少,这都阻碍了它在电解析氢产业里的应用。利用自沉积的方法在泡沫镍上覆盖一层铂钯金属可以大大降低贵金属的用量和泡沫镍析氢的过电位。
碳基催化剂是燃料电池的关键材料。目前,燃料电池中最常用的阳极和阴极催化剂依然是铂。然而铂的价格太高且储量少,这些不利因素都阻碍了燃料电池实现商业化。因此,开发新的催化剂来降低铂的用量甚至取代铂成为非常迫切的任务。为了降低铂的用量和提高利用率,科学家一方面寻找新型的催化剂载体,另一方面,利用新的技术对传统的催化剂载体进行前处理。空心碳球由于其表面积高的优势,可以作为一种理想的催化剂载体。在催化剂载体的前处理方面,传统的处理方法冗长,而且产物流失率大。利用双氧水结合交替微波法处理碳纳米管可以解决这些问题。
本论文共分为六章。第一章综述了燃料电池的研究进展和现状。第二章叙述了本工作涉及到的方法和技术以及所用的试剂。第三章主要叙述泡沫镍自沉积微量贵金属的实验过程,及电解液温度和浓度对这种新型电极的影响。第四章介绍了交替微波法制备空心碳球的过程,及其载铂催化剂对催化醇氧化的性能。所得到的样品中Pt颗粒分布均匀,大小在5到6纳米之间。第五章主要叙述了双氧水结合交替微波法处理碳纳米管的实验,及其载铂催化剂对甲醇催化氧化的性能。结果显示,铂载经过处理的碳纳米管的催化剂的性能大大提高,而且铂颗粒在载体表面的分布有了很明显的改善。第六章总结了本学位工作的结果,并对进一步开展工作提出了建议。