质子交换膜燃料电池用催化剂碳载体对比.pdf

《质子交换膜燃料电池用催化剂碳载体对比.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、质子交换膜燃料电池用催化剂碳载体对比周红茹唐厚闻陈雪松(上海汽车集团股份有限公司新能源和技术管理部，上海201804)邵志刚秦晓平(中国科学院大连化学物理研究所燃料电池工程中心，大连116023)【摘要】选择3种碳载体采用乙二醇回流法制备Pt／C催化剂，通过BET对碳载体进行孑L径分析，通过TEM对催化剂的形貌和粒径进行表征，采用电化学方法比较了不同碳载体制备催化剂的催化活性。结果表明：3种碳载体中$770孔径集中在2～3nm，Pt／S770催化剂的电化学活性面积最高，达到75．6m／g，较适宜作为PEMFC催化剂的载体碳材料。【Abstract】ThePt／Ccatal

2、ystsarepreparedfromthreedifferentcarbonsuppo~susingthegly—colrefluxmethod．ByBETanalysis，theporositiesofthecarbonsuppo~sareanalyzed，andthestruc-tureandmorphologyofeachcatalystischaracterizedbyTEM．Catalyticactivitiesofcatalystspreparedfromdifferentcarbonsuppo~saretestedbytheelectrochemicalm

3、ethod．Theresultsshowthatamongthethreekindsofcarbonsuppo~s，Pt／S770showsthehighestelectrochemicalactivityareaof75．6m／g．withaporesizeof2～3rim．Itissuggestedthatthismaterialisapromisingcandidatetobeusedascarbonsuppo~forthePEMFCcatalyst．【关键词】碳载体质子交换膜燃料电池催化剂doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2013．07．0

4、2较，筛选更适宜作为载体的碳材料。0引言1碳材料的筛选质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种高效的能源转换装置，近年来受到了广泛关注⋯。然高载量的Pt基催化剂，对碳载体比表面积有而高成本及较短寿命制约其商业化发展。催化剂一定要求。为制备分散性优异的催化剂，分别选性能的降低被认为是导致燃料电池性能下降的一用了比较常用的VulcanXC72活性炭(理论比表个原因，在PEMFC工作条件下，易造成碳载体腐面积为250m／g)，及两种高比表面积碳粉，分别蚀’，使得Pt从载体表面脱落，导致催化剂形貌为ENSACO350G炭黑(理论比表面积为770m／g。。发生变化，更严重时会导致催

5、化层结构的坍塌』。，下文简称$770)及$560(理论比表面适宜的燃料电池催化剂载体应具有较大的比表面积为560m／g)，对此3种碳材料做了比表面积及积、良好的导电性、合理的孔结构等特点J。所以孔分布测定，并对制备的铂碳催化剂电化学表面采用不同的碳材料作为载体制备催化剂进行比积进行了分析和比较。收稿日期：2013—04—16·6·上海汽车2013．072试验部分3结果和讨论2．1催化剂制备3．1碳载体的子L径分布试验采用乙二醇回流法，分别制备了Pt担载通常认为，适宜的燃料电池催化剂载体应具量为50％的Pt／XC72、Pt／S560、Pt／S7703种催化有较大的比表面积、

6、良好的导电性、合理的孔结构剂。具体为：将3种不同碳载体分别与乙二醇混等特点。首先对3种碳载体的比表面积和孔径分合超声搅拌至均匀，逐滴加入适量的氯铂酸溶液布进行测试，如表1、图1所示。从图1(a)可以看(7．4mgPt／mL)搅拌，再用NaOH溶液(2moWL)出$770及$560的孑L体积远远大于VulcanXC．72调节pH值>12；然后在油浴(温度为130oC)中加碳粉；从图1(b)可以看出，$770载体的孔径主要热，并在N：保护下进行回流3h，之后自然降温；集中在3．3～4．4am，$560载体的孔径主要集中再进行离心分离，去离子水洗涤直到洗涤清液中在10nm左右，

7、而VulcanXC一72碳粉无特征孔径用硝酸银检测不含有C1一空干燥后即制得催化分布。剂样品。1．O2．2电化学测试0．8电化学测试采用三电极体系。工作电极为0．6O．4涂有催化剂样品的玻碳电极，对电极为Pt，参比彗0．2电极为饱和甘汞电极。电解液溶液为0．5MO11O100HS0溶液，通人高纯N去除溶液中的O，用恒孔径／nm温水浴对溶液温度进行控制。循环伏安曲线的(a)扫描速率是50mV／s，电位范围为0．2～1．2VVS图1不同碳载体的孔径分布RHE。BET比表面积及孑L分布测定：载体的比表面表1不同碳载体的比表面积及孑L