直接甲酸燃料电池阴极催化剂的研究进展.pdf

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1、工艺控制直接甲酸燃料电池阴极催化剂的研究进展刘丽（江西中医药高等专科学校，江西抚州344000）摘要：甲酸燃料（DFAFC）电池比甲醇燃料电池（DMFC）具Pt比例的增加，催化活性提高。且有无甲酸的线性扫描伏安曲有许多优越性，一直以来，研究者致力于其阴、阳极催化剂的研线表明：49:1Au-Pt/C、48:2Au-Pt/C表现出很好的抗甲酸能力。究。本文总结DFAFC阴极催化剂进几年来的研究进展。结合Jia等利用四氢呋喃络合还原法制备Au/C、Ru/C、Au-Ru/C催化同行对其他燃料电池阴极催化剂的研究结果，提出

2、未来DFAFC剂，结果表明：三者氧起始还原电位分别为110、310、430mV，说阴极催化剂的发展趋势和研究方向。明Au-Ru/C良好的催化活性，且有无甲酸的线性扫描伏安曲线关键词：甲酸燃料电池；阴极催化剂；氧还原表明：Au-Ru/C对甲酸没有催化活性，具有良好的抗甲酸能力。１研究进展1.3碳载金属大环化合物催化剂1.1贵金属Pt系催化剂Pt、Au具有高的催化活性和化学稳定性是较好的氧还原催由于Pt对氧气还原有高的电催化活性，起初主要集中研究化剂，但其昂贵的价格，只好对其“忍痛割爱”。过渡金属大环Pt/C基催化剂

3、。但由于其产电功率低，成本高，甲酸渗透的存在络合物如热解氰铁、四甲基苯卟啉钴等具有较好的催化活性。使得催化剂CO中毒，降低了阴极催化剂的性能。催化剂对氧Ma等制备了Au/C、FeTPP/C、FeTPP-Au/C催化剂，三者在O2+催化有四电子、2电子过程。若按照4电子过程，高效催化剂应0.5mol/LH2SO4溶液中的线性伏安曲线结果表明：三者的氧起始对两个阶段的反应（催化氧还原和催化中间产物分（H2O2）解）电位分别为180、560、630mV，极限电流密度为1.65、1.78、2具有催化效应，而这两阶段对催化

4、剂表面的要求是不统一的，5.5mA/cm。说明FeTPP-Au/C的催化活性良好，且有无甲酸的采用降低极化的方法（即复合催化剂）可使反应各个阶段均在线性扫描伏安曲线表明：FeTPP-Au/C对甲酸没有催化活性，具对其有益的表面进行，因此，酸性电解质体系中，Pt复合催化剂有良好的抗甲酸能力。这也是DFAFC阴极催化剂今后的研究逐渐取代了纯Pt基催化剂。如Pt-Au/C催化剂，Au使得Pt-Pt趋势之一。（0.223nm）间距减小，有利于氧的吸附，提高催化性能；同时，过2展望渡金属具有丰富的d轨道，增加了Pt5d轨道

5、的空位（电子效2.1碳化钨及其复合物催化剂应），使Pt催化剂表面更易接受O2分子π轨道的电子而形成吸附Pt/C催化剂不仅具有氢氧化活性，而且具有良好的氧还原键，达到活化的目的。不幸的是，价格不菲的Pt易被CO中毒，活性，这可能归功于其存在d轨道空穴。Levy等人报道碳化钨且因其强极化作用和电化学反应，会加速载体C的腐蚀与氧化，具有类Pt的催化性能后，过渡金属碳化物开始受到热捧，主要使电池寿命衰减。有碳化钨和碳化钼。Nakamura等将不同碳载体的Mo2C用于燃1.2贵金属Au系催化剂料电池阴极时发现，16%Mo2

6、C/CNT（碳纳米管）为催化剂的单电Chen等采用聚乙烯醇（PVA）保护NaBH4还原法和预沉淀池电压，是普通pt/C催化剂的一半。许多研究表明碳化钨的表NaC6H5O7还原法分别制备了粒径为5.3nm和29nm的Au/C催化面电子结构与Pt类似，其表面性质和催化活性类似于Pt等贵金剂，结果表明：Au/C对氧具有良好的催化活性，且颗粒越小催化属，催化性能优良，被称为“准铂金催化剂”，同时碳化钨及其复-6活性越高，虽然Au/C的催化活性远不如pt/C，但Au/C对甲酸几合物导电性良好，不受任何浓度的CO和10质量浓

7、度的H2S中乎不具有催化活性，具有优良的抗甲酸毒化的能力。Chen等利毒，具有独特的化学稳定性和良好的抗CO性。McIntyre等研用四氢呋喃（THF）络合还原法制备了Au/C、Ir/C、Au-Ir/C催化究了不同制备方法对WC抗CO性能的影响，结果表明：CO对剂，结果表明：三者对甲酸都没有电催化活性，且Au-Ir/C催化WC催化剂的毒化作用非常小。因此，碳化钨及其复合物有望剂对氧还原的电催化活性远远大于Au/C、Ir/C催化剂，其原因归代替Pt作为DFAFC燃料电池的阴极催化剂。结于Au和Ir对氧催化的协同作用

8、。Jia等利用乙二醇溶胶法制2.2过渡金属氧化物及其复合物催化剂备四种不同原子比（Au：Pt=50:0，49:1，48:2，47:3）的Au-Pt/C催过渡金属氧化物与过渡金属都可作为氧还原反应催化剂，化剂，四者在O2+0.5mol/LH2SO4溶液中的线性伏安曲线结果表前者丰富的来源，低廉的价格，更突出的是其耐热、抗毒性强，明：49:1Au-Pt/C、48:2Au-Pt