文档介绍：重庆大学
博士学位论文
WC增强燃料电池贵金属催化剂催化性能的研究
姓名:聂明
申请学位级别:博士
专业:材料科学与工程
指导教师:魏子栋
20070410
摘要直接醇类燃料电池具有理论能量密度和能量转换效率高的特点,在汽车动力和便携式电源领域的应用前景广阔。与为燃料的质子交换膜燃料电池相比,直接醇类燃料电池以其明显的体积比能量优势而倍受关注。但目前发展面临的主要障碍之一是醇类阳极氧化过电位太大,活化极化严重,需进一步提高阳极电催化剂的活性。距离大规模商业化生产还有一些距离,这主要是因为直接甲醇燃料电池的阳极动力学缓慢且存在催化剂毒化的问题,另外甲醇通过质子交换膜向阴极侧的渗透造成了阴极混合电位。本研究的重点在于直接醇类燃料电池阴极催化剂的研究,同时也对燃料电池阳极催化剂进行了初步研究。目前广泛使用的阴极催化剂是基于的催化剂,存在价格高、易毒化和氧还原过电位高等缺点。因此我们需要研究氧还原过电位低、选择性强和成本低的新型催化剂,以有利于实现广泛的商业应用。针对催化剂的缺点,本论文研究了纳米碳化钨促进的疌和/滦透春瞎蠼用交替微波加热法制备了纳米碳化钨,并利用后来改进的微波炉制备出纯净的纳米碳化钨。交替微波加热法具有加热温度高、反应速度快和合成催化剂颗粒小等优点。通过控制前驱体的浓度制得/蚖//街痔蓟俜勰结果证明形成了晶体碳化钨。峁砻魈蓟僭谔荚靥迳戏植季龋蓟粉末颗粒大小不到纳米。对前驱体中钨与碳质量百分比为%时的产物进行芯浚峁砻鞔耸被竦玫奶蓟偈茄细翊烤坏奶蓟伲渚Ц窦渚郿,证明纯净是沿嫔さ摹V票赋龅奶蓟俜勰┲辉诩钚匀芤褐对氧还原有催化活性,并且对氧还原有很好的选择性。本研究结合交替微波加热法和硼氢化钠现场还原法制备了碳化钨增强的疌复合催化剂,此催化剂表现出碳化钨和的协同作用。在酸性环境中对氧还原反应有很好的催化活性,其催化性能要大大优于商业/呋粒哂懈正的氧还原起始电位以及更小的过电位。在复合催化剂上氧还原反应的起始电位有练恼疲换坏缌髅芏忍岣吡巳鍪考丁6腋春洗呋炼匝趸乖的选择性也非常好。本工作制备了疌复合催化剂。这种催化剂在酸性环境中和碱性环境对氧还原的催化活性都很好,要优于商业/呋粒哂懈难趸乖鹗嫉位以及更小的过电位。在复合催化剂上氧还原反应的起始电位比/呋劣薪毫伏的正移,交换电流密度提高了一个数量级。而且复合催化剂在碱性溶液中中文摘要属催化剂。
“/春洗呋帘认嗤跫录状嫉男阅芎谩R掖佳趸春洗呋辆哂泻的氧还原受乙醇的影响比较大,但是在酸性溶液中无论是氧还原的初始电位还是电流密度受乙醇的影响都很小。这说明在酸性溶液中疌复合催化剂催化下的氧还原完全不受醇的影响;在酸性溶液中./春洗呋潦且恢盅≡性很好的氧还原催化剂。本论文还研究了制备出的疌复合催化剂在碱性环境中甲醇氧化反应和乙醇氧化反应男阅堋=峁砻饕掖佳趸蓟倌擅拙宕俳高的峰电流密度;初始电位为./认嗤跫桃礟疌催化剂的初始电位要负移鄊8春洗呋林兄柿勘華篜篧:保呋钚最好。复合催化剂在碱性溶液中乙醇的氧化性能受温度和醇的浓度的影响都比商业/呋链蟆6源呋帘判屑剖钡缥恍阅苎芯浚峁砻饕掖佳趸疨疌催化剂的过程中,在相对低的电流密度下就出现了电位的振荡;即使在很高的电流密度下,乙醇对疌复合催化剂氧化时在极化过程中没有任何振荡出现。本研究成功制各并研究了新型催化剂的性能,制备了纯净的碳化钨。以碳化钨为出发点,制备了一系列的新型催化剂。结果证明制备出的纳米碳化钨促进的疌和./滦凸蠼鹗舾春洗呋辆哂辛己玫难趸乖呋阅埽煌疌复合催化剂也是很好的乙醇氧化的催化剂。本研究制备的复合催化剂可以用作低温燃料电池阴极催化剂,还可以用作阳极催化剂。关键词:燃料电池,催化剂,纳米碳化钨重庆大学博士学位论文Ⅱ
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学位论文作者签名:兽奂学位论文作者签名::枷月学位论文版权使用授权书签字日期:≥。年‘月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文巾特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得重麽太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。重庆太堂规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许重废盍堂分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保密凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤不保密ⅲ。本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的论文被查阅和借阅。本人授权可以将学