H_2O_2基燃料电池阴极催化剂的研究进展.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2011年第6期臻文章编号0o4o1¨06一oo4-0萎H2O2述善李一栋，殷金玲(1．黑龙江工商职业技术学院机械工程系。黑龙江哈尔滨150080；2．哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院。黑龙江哈尔滨150001)摘要：本文综述了燃料电池中H0：电还原催化剂的研究，其主要集中在贵金属、过渡金属的大环化合物、酶以及非贵金属氧化物，其中研究非贵金属氧化物作为H20电还原的催化剂将是未来发展的方向。关键词：燃料电池；H0；阴极催化剂’中图分类号：0646文献标识码：ADevelopmentofcathodecatalystforH202reductiono

2、nfuelcellsUYi—dong，YINJin—lin(1．SchoolofMechanicalEngineering，HeilongiiangTechnologyandBusinessCollege，Harbin150080，China；2．CollegeofMaterialScienceandChemicalEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Fourtypesofelectrocatalystsforhydrogenperoxidereductiononfuelcellshavebee

3、nreviewed．Theyarenoblemetals，macrocyclecomplexesoftransitionmetals，enzymes，andnon—noblemetaloxides．Theresearchofnon—noblemetaloxidesaselectrocatalystsforhydrogenperoxidereductionistheimportantfuturedirection．Keywords：fuelcell；H202；cathodecatalyst燃料电池具有转换效率高、清洁无污染、噪音时，也催化H0的分解。尽管如此，目前商品化了的低等优点，可以应用于大

4、型发电厂、小型功能设备、燃料电池中仍然以贵金属类催化剂为主。交通工具等。因为H20：较O：的还原具有更低的活1．1Pt类化能，且为液体，比气体的O有更高的能量密度，也CHOUDHURYNA等⋯以Pt／C作为H202阴极便于运输、储存和添加，而且HO的价格较便宜ll’，电还原催化剂，以合金MmNi，A1MnCoo．作为所以越来越多的研究者开始研制以H：0：为氧化剂NaBH直接电氧化催化剂，阴极电解液为4．45mol·L的燃料电池，如直接甲醇一H0燃料电池、直接H20：+20(wt)％NaOH，阳极电解液为20(wt)％NaBO。一HO燃料电池、金属一HO燃料电池、肼一NaBH+20(wt)％Na

5、OH，在70％时电池峰值输出HO燃料电池以及生物一HO：燃料电池等。而作为比功率145mw·cm之。MIAOXM等⋯在光滑Pt电极H：O电还原的催化剂更成为研究的核心问题，目上，采用自组装方法制备粒径在l～3nm的CuO，在前，对催化剂研究较多的主要集中于以下4类：贵金碱性溶液中将所制备电极作为HO的电还原的催属、过渡金属的大环化合物、酶、非贵金属氧化物。化剂。纳米CuO可以增强电子传导率，对H：O电还原反应表现了很好的催化作用。1贵金属类1．2Pd类孙丽美等【研究了纳米Pd上H：O的电催化还贵金属类主要包括铂、钯、铱、金、银等单纯的原反应，表明纳米Pd对HO电化学还原反应表现贵金属及其贵金属

6、复合物。这类催化剂性能较好，出很好的催化性能，在283～323K温度范围内，反具有较高的催化活性和稳定性，但是由于贵金属价应的表观活化能为27．6kJ·mol～。并且研究了催化格昂贵，应用成本高；而且在催化HO电还原的同机理，表明在酸性介质中H0在纳米Pd上的电还原反应为2电子转移过程，其速率控制步骤对H：0收稿日期：2011-04—15表现为一级反应。CAODX等}6]采用泡沫镍载Pd—Ir作者简介：李一栋(1978一)，男，黑龙江肇州人，讲师，2001年吉林大为直接NaBH一HO燃料电池的阴极催化剂，泡沫学材料科学与工程学院金属材料工程专业本科毕业，镍载Pt—Ru为其阳极催化剂，采用的Na

7、BH浓度为2008年哈尔滨工程大学材料与化学工程学院材料与物理0．2mol·L～，H02的浓度为0．4mol·L-，电池的开路电化学专业硕士毕业，现从事教学及科研工作。2011年第06期李一栋等：Ho基燃料电池阴极催化剂的研究进展43压约1．0V，在电流密度为397mA·cm时最大比功化剂。在Mg—HzO半燃料电池测试中，以0．5mol·L率为198mW·cm。MEDEIROSMG’研究了阴极H2