直接甲醇燃料電池陰極Co@Pt-C催化劑制備技術(shù)研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)因甲醇價(jià)格便宜、易于貯存和運(yùn)輸、高能量效率和低溫運(yùn)行性等優(yōu)點(diǎn)在便攜式電源中具有廣泛應(yīng)用前景。盡管目前DMFC在技術(shù)上已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但要實(shí)現(xiàn)其真正商業(yè)化應(yīng)用，依然有許多問題需要解決，諸如陰極氧還原較低的反應(yīng)性能、成本高、甲醇通過膜的擴(kuò)散引起的混合電位等。解決這些問題的途徑之一就是開發(fā)更有效的陰極催化劑。本文主要在制備核殼結(jié)構(gòu)Co@Pt/C陰極催化劑制備技術(shù)方面展開研究，以達(dá)到提高催化劑對(duì)氧還原反應(yīng)的催化性

2、能的同時(shí)降低貴金屬Pt的用量的目的。
　　通過X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)以及能量散射光譜(EDAX)等測試方法對(duì)催化劑的表面形貌，粒徑，晶型結(jié)構(gòu)、元素組成等進(jìn)行表征。利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極在氧飽和的硫酸溶液中的線性電位掃描測試考核催化劑的氧還原反應(yīng)催化活性；利用玻碳電極在硫酸溶液中的循環(huán)伏安測試考核了催化劑的電化學(xué)活性面積；在硫酸和甲醇混合溶液中的循環(huán)伏安和線性電位掃描測試考察了陰極催化劑的耐甲醇能力。
　　

3、與水相中制備的Co@Pt/C催化劑相比，乙二醇膠體法在高溫下制備的Co@Pt/C催化劑，具有粒徑小，分布均勻，易于控制等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)氧還原反應(yīng)表現(xiàn)出更高的催化活性。乙二醇膠體法制備Co@Pt/C催化劑的過程中，采用氬氣氣氛保護(hù)是必要的。
　　將采用乙二醇膠體法常溫制備的Co@Pt/C催化劑與商業(yè)化E-TEK20 wt％Pt/C對(duì)比發(fā)現(xiàn)Co@Pt/C催化劑分散性好，顆粒均勻細(xì)小，幾乎沒有團(tuán)聚現(xiàn)象；Pt的用量明顯減少且能提高對(duì)催化劑氧還原

4、反應(yīng)的催化活性。因此，核殼結(jié)構(gòu)Co@Pt/C催化劑具有一定的研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過單因素實(shí)驗(yàn)探索出乙二醇膠體法制備Co@Pt/C催化劑的最佳pH值為10.0，最佳PVP用量為1.67 mg·mL-1，得到了優(yōu)化的工藝條件。催化劑耐甲醇性研究顯示，在最優(yōu)化工藝條件下制備的Co@Pt/C催化劑比20 wt%Pt/C催化劑具有更高的耐甲醇性能，其對(duì)甲醇的催化氧化活性不及Pt/C的50％，同時(shí)對(duì)氧還原反應(yīng)具有更好的催化活性。
　　核殼結(jié)