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学科主题物理化学
质子交换膜燃料电池新型炭载体和碳基催化剂的研究
金虹
2011-08-27
导师张华民
专业化学工程
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要电催化剂的成本、催化活性以及稳定性是制约质子交换膜燃料电池(PEMFC)产业化的重要因素。为了进一步提高PEMFC 催化剂的稳定性并降低其成本,论文围绕强耐腐蚀性炭载体的研究开发和低成本、高活性的新型碳基电催化剂的研究两方面展开。 首先,采用溶胶凝胶聚合-高温热解的方法,制备了高石墨化的炭干凝胶(GCXs)载体,深入研究了合成条件对GCXs 的比表面积、孔结构及稳定性的影响。研究结果表明:GCXs 载体材料具有高石墨化度、强耐腐蚀性能和大量中孔结构。 其次,以GCXs 为载体,采用乙二醇还原法成功制备了Pt/GCXs 催化剂,通过电化学 表征和单电池测试,结合XRD、TEM、ICP-AES 等表征,研究了催化剂的性能及其影响 机制。结果表明:GCXs 载体的高石墨化、多中孔结构,可有效地提高Pt/GCXs 催化剂的 稳定性和Pt 的利用率。 最后,通过溶胶凝胶聚合-氨气热解法,成功合成结构可控的新型氮掺杂炭干凝胶 (N-CX)催化剂,并考察了其氧还原催化性能。研究结果表明:在酸碱两种体系中,N-CX 催化剂均具有较好的氧还原反应催化活性、选择性和稳定性。尤其是在碱性体系,N-CX 的催化活性和商业化Pt/C 相当,且其稳定性优于Pt/C 催化剂。在PEMFC 中,N-CX 作为 氧还原催化剂具有良好的应用前景。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/116540
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
金虹. 质子交换膜燃料电池新型炭载体和碳基催化剂的研究[D]. 中国科学院研究生院,2011.
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