学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

直接甲酸燃料电池阳极Pd催化剂电催化稳定性不好的机理分析及改进方法

作　者: 陆亮
导　师: 陆天虹
学　校: 南京师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 直接甲酸燃料电池 炭载Pd催化剂 甲酸氧化 甲酸分解 电催化稳定性
分类号: TM911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


近来,由于直接甲酸燃料电池(DFAFC)的许多优点而受到越来越广泛的关注。但是有两个显著的技术难关限制其进一步发展：其一是阳极Pd催化剂对甲酸氧化的电催化稳定性不好,其二是Pd催化剂能催化燃料甲酸分解。所以本文创新性地将两者结合起来研究,采用以下四种方法既提高了Pd催化剂对甲酸氧化的电催化稳定性又抑制了Pd催化剂催化甲酸分解：1.乙二胺四甲叉膦酸修饰炭载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能采用常温浸泡的方法制备了乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)修饰的炭载Pd催化剂(Pd/C-E)。发现Pd/C-E催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性都远远优于Pd/C催化剂,这是因为Pd/C催化剂上EDTMP的修饰抑制了甲酸的自分解从而减少了CO的毒化作用,并且吸附的EDTMP又通过集团效应抑制了甲酸氧化的CO途径,从而降低了CO在催化剂上的吸附量。2.不同比例的炭载Pd-Cu催化剂对甲酸氧化的电催化性能的影响通过简单的液相还原法制备了合金化程度较高的Pd-Cu/C催化剂,发现不同比例的Pd-Cu/C催化剂既对甲酸的氧化有较好的电催化活性和稳定性,又能降低其催化甲酸分解的速率。随着Pd/C、Pd7Cu1/C、Pd5Cu1、Pd3Cu2/C催化剂中Cu含量的增加,其催化甲酸分解的速率均有规律地降低,既提高了原料甲酸的利用率又减少了分解产物CO的毒化作用,因此各催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性均有规律地提高。虽然Pd3Cu1/C和Pd1Cu1/C均不催化甲酸分解,但由于Pd1Cu1/C催化剂中合金表面富集更多的Cu以及PdO和CuO含量较高,反而降低了其对甲酸氧化的电催化活性和稳定性。因而Pd3Cu1/C催化剂对甲酸氧化有最好的电催化活性和稳定性,作为DFAFC的阳极催化剂有较大的应用前景。3.水浴浸泡法制备硅钨酸修饰的炭载Pd催化剂及其对甲酸氧化的电催化性能采用水浴浸泡的方法制备了硅钨酸(SiWA)修饰的炭载Pd催化剂(Pd/C-SiWA)。发现Pd/C-SiWA催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性都远远优于Pd/C催化剂,这是因为Pd/C催化剂上SiWA的修饰抑制了甲酸的自分解从而减少了CO的毒化作用,并且吸附的SiWA能有效降低CO在催化剂上的吸附强度和吸附量。4.磷钨酸修饰活性炭作为高效的复合载体载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能通过水浴浸泡的方法成功地制备了磷钨酸(PWA)修饰的活性炭,进而以其作为高效的复合载体通过普通的液相还原法制备了Pd-PWA/C催化剂。发现Pd-PWA/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性都远远优于Pd/C催化剂,这主要归结于Pd与PWA/C复合载体之间发生了强烈作用,既能抑制甲酸的自分解从而减少CO的毒化作用,又能有效降低CO在催化剂上的吸附强度和吸附量。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 引言  10
  1.2 燃料电池概述  10-13
    1.2.1 燃料电池  10-11
    1.2.2 质子交换膜燃料电池  11-12
    1.2.3 直接甲醇燃料电池  12-13
  1.3 直接甲酸燃料电池(DFAFC)概述  13-14
    1.3.1 DFAFC发展概况  13
    1.3.2 DFAFC基本结构与工作原理  13-14
    1.3.3 DFAFC中甲酸的电氧化机理  14
  1.4 DFAFC中阳极Pd催化剂的研究概述  14-17
    1.4.1 活性炭载Pd催化剂  15
    1.4.2 特殊载体载Pd催化剂  15-16
    1.4.3 Pd基复合催化剂  16-17
  1.5 DFAFC中阳极Pd催化剂稳定性不好的影响因素  17-18
    1.5.1 阴离子的吸附  17-18
    1.5.2 氧化中间产物的吸附  18
    1.5.3 Pd的溶解  18
    1.5.4 甲酸分解中间产物的吸附  18
  1.6 本论文的研究创新点与主要的工作内容  18-19
第2章 EDTMP修饰炭载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 实验部分  19-21
    2.2.1 化学试剂  19-20
    2.2.2 Pd/C和Pd/C-E催化剂的制备  20
    2.2.3 催化剂的物理表征  20
    2.2.4 电化学测试  20
    2.2.5 甲酸自分解测量  20-21
  2.3 结果与讨论  21-25
    2.3.1 催化剂组成和结构分析  21-22
    2.3.2 催化剂对甲酸氧化的电催化性能  22-24
    2.3.3 催化剂催化甲酸自分解的性能  24-25
  2.4 结论  25-26
第3章 不同比例的炭载Pd-Cu催化剂对甲酸氧化的电催化性能的影响  26-38
  3.1 引言  26
  3.2 实验部分  26-28
    3.2.1 化学试剂  26
    3.2.2 Pd/C和不同比例的Pd-Cu/C催化剂的制备  26-27
    3.2.3 催化剂的物理表征  27
    3.2.4 电化学测试  27-28
    3.2.5 甲酸自分解测量  28
  3.3 结果与讨论  28-37
    3.3.1 催化剂组成和结构分析  28-33
    3.3.2 催化剂对甲酸氧化的电催化性能  33-35
    3.3.3 催化剂催化甲酸自分解的性能  35-36
    3.3.4 催化剂催化甲酸氧化与分解的关系讨论  36-37
  3.4 结论  37-38
第4章 水浴浸泡法制备硅钨酸修饰的炭载Pd催化剂及其对甲酸氧化的电催化性能  38-50
  4.1 引言  38
  4.2 实验部分  38-40
    4.2.1 化学试剂  38
    4.2.2 Pd/C、SiWA/C和Pd/C-SiWA催化剂的制备  38-39
    4.2.3 催化剂的物理表征  39
    4.2.4 电化学测试  39
    4.2.5 甲酸自分解测量  39-40
  4.3 结果与讨论  40-49
    4.3.1 催化剂组成和结构分析  40-44
    4.3.2 催化剂对甲酸氧化的电催化性能  44-48
    4.3.3 催化剂催化甲酸自分解的性能  48-49
  4.4 结论  49-50
第5章 磷钨酸修饰活性炭作为高效的复合载体载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能  50-61
  5.1 引言  50
  5.2 实验部分  50-52
    5.2.1 化学试剂  50
    5.2.2 Pd/C、PWA/C和Pd-PWA/C催化剂的制备  50-51
    5.2.3 催化剂的物理表征  51
    5.2.4 电化学测试  51
    5.2.5 甲酸自分解测量  51-52
  5.3 结果与讨论  52-60
    5.3.1 催化剂组成和结构分析  52-56
    5.3.2 催化剂对甲酸氧化的电催化性能  56-59
    5.3.3 催化剂催化甲酸自分解的性能  59-60
  5.4 结论  60-61
参考文献  61-71
在读期间发表的学术论文及研究成果  71-72
致谢  72

相似论文

  1. 直接醇类燃料电池Pt基催化剂的研究,TM911.4
  2. 直接甲酸燃料电池阳极催化剂Pd/C的研究,O643.36
  3. 微型直接甲酸燃料电池电源的设计、制备及其催化剂研究,TM911.4
  4. 石墨烯负载铂及非铂合金催化剂研究,TM911.4
  5. Pd-TiO2/Ti和Pt/CNTs燃料电池催化剂研究,TM911.4
  6. 碳化聚吡咯/坡缕石、Fe3O4复合材料在电化学中的应用研究,O643.36
  7. 碳载Au基低温燃料电池阳极催化剂电化学性能研究,TM911.4
  8. PANI/RE_mO_n（RE=La，Ce）复合纳米材料的电化学性质及其修饰Pt电极对CH_3OH和HCOOH氧化反应的催化作用研究,TB33
  9. PANI/RE_2O_3（RE=Sm，Y）复合纳米材料的电化学性能及其修饰Pt电极对CH_3OH和HCOOH氧化反应催化作用的研究,O621.251
  10. 直接甲酸燃料电池Pd阳极催化剂电催化稳定性差机理的研究,TM911.4
  11. 直接甲酸燃料电池催化剂载体的研究,TM911.4
  12. 碳纳米管负载Pd基复合阳极催化剂的性能研究,O643.36
  13. 铂钯及其合金薄膜的（电）化学沉积与电催化红外光谱研究,O643.36
  14. 芳烃侧链硝酸氧化研究,TQ203
  15. 1.虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ的生物素标记与受体分析 2.过甲酸氧化辅助酶解在质膜蛋白质组学中的应用,Q51
  16. 直接甲酸燃料电池阳极催化剂的研究,TM911.48
  17. 直接甲酸燃料电池中炭载Pd及Pd基复合阳极催化剂的研究,TM911.44.130
  18. 直接甲酸燃料电池炭载Pd及Pd基复合催化剂的研究,TM911.4
  19. 直接甲酸燃料电池炭载Au基阴极复合催化剂的研究,TM911.47.550
  20. 聚苯胺-铂-氢钼青铜催化体系的形成及其对C1分子的电催化氧化研究,X131
  21. 石墨烯载Pd复合催化剂材料的制备及其对甲酸电催化特性,TB33

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 化学电源、电池、燃料电池 > 燃料电池
© 2012 www.xueweilunwen.com