直接甲醇燃料电池阳极催化剂磷化镍的合成及其性能的研究.pdf

《直接甲醇燃料电池阳极催化剂磷化镍的合成及其性能的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年6月直接甲醇燃料电池阳极催化剂磷化镍的合成及其性能的研究21直接甲醇燃料电池阳极催化剂磷化镍的合成及其性能的研究张卫国吴娜余建赵杰吕营(南昌航空大学环境与化学工程学院江西省持久性污染物控制与资源循环利用重点实验室，江西南昌330063)摘要：通过水热反应制备了NiP纳米粒子，该Ni：P纳米粒子在碱性溶液中对甲醇的氧化具有良好的催化性能。以NiP纳米粒子为阳极催化剂，并以Pt／C为阴极催化剂，搭建了在碱性条件下运行的直接甲醇燃料电池。研究结果显示，以空气为氧化剂，以甲醇为燃料，在常压、室温条件下工作

2、，该碱性燃料电池的输出电流密度为40mA／cm时，输出比功率为15mW／cm，从而构建了一种阳极无铂基催化剂的直接甲醇燃料电池。关键词：Ni：P甲醇燃料电池催化剂1引言该单电池的性能进行测试，结果得到在常压、室温工作随着社会和经济的飞速发展，化石燃料日渐枯竭下，在电流密度40mA·cm。时稳定的输出比功率为以及环境污染等问题日益突出，高效、清洁的绿色新能15mW。源成为当前科学与技术研究的热点之一¨J。醇类燃料2实验部分电池是一种以醇溶液(如甲醇、乙醇最为普遍)为燃料，2．1化学试剂将化学能直接转化为电能的

3、化学电源，该类电池能量表2—1实验药品转化率高，对环境无害，不会产生一些高污染性气体如药品名称化学式规格生产厂家氮氧化物及硫化物等，而且温室气体CO的排放量也氯化镍’NiC12·6H2OAR上海化学试剂较少【]。直接甲醇燃料电池(DMFC)-51由于直接公司氢氧化钠NaOHAR西陇化工股份使用甲醇为燃料，不需要增加转化装置来转化甲醇，因有限公司而装置简单，而且甲醇燃料产量巨大、成本较低、易储亚铁氰化钾K3[Fe(cU)6]AR上海化学试剂存和运输，比起其它燃料电池，直接甲醇燃料电池最受公司广大研究者们的青睐

4、_6J。铁氰化钾K[Fe(cH)]AR上海化学试剂公司近年来，大量的研究者对直接甲醇燃料电池展开赤磷PAR西陇化工股份了越来越深入的研究与探索，并获得了很多的研究成有限公司果，为燃料电池的发展做出巨大贡献。而且由于燃料甲醇CH0HAR西陇化工股份有限公司电池的这些优点，各国政府和大型企业公司加大燃料无水乙醇C上海振兴化2H5OHAR工电池研究的关注及投资，将其视为21世纪首选的洁一厂生产净、高效的发电技术。DMFC的体积小、质量轻、去离子水H2OAR实驻室自制结构简单、而且比能量高、维修方便和容易操作，为便

5、携式电子设备、移动电话等提供了理想的动力2．2实验仪器源j。然而，直接甲醇燃料电池在研发过程中面临表2—2实验仪器着两大困难：一、阳极催化剂的活性低；二、由于电解质名称型号厂家膜选择性的问题，甲醇容易渗透到阴极，在阴极催化剂水热反应釜】00mL济南恒化电催化作用下，甲醇与氧气发生氧化反应，产生了容易磁力搅拌器90型上海沪西分析仪器厂导致Pt催化剂中毒的中间产物一氧化碳，从而降低氧电热鼓风干燥箱DHG一9055A上海一恒气催化还原的活性。因此制备出高活性的阳极催化剂电子天平BS124S非喜謇扑惭仪器有限以及新

6、型膜材料成为直接甲醇燃料电池的关键。离心机H1850湘仪本论文通过一步水热合成法成功制备出阳极催化电化学工作站CHI760D上海辰华仪器有限公司剂Ni：P，与阴极催化剂Pt／C以及阴离子交换膜固体电去离子水机Mili—QUSA解质膜组成甲醇燃料电池，并通过单电池测试系统对2．3磷化镍(NiP)催化剂的合成2015年6月直接甲醇燃料电池阳极催化剂磷化镍的合成及其性能的研究一暑0(Ik0∞《jIJ0日小的圆形白色小颗粒组成，大小为20nm左右的白色小颗粒即Ni：P单个颗粒形状。从而得出样品NiP的形貌紧密而多孔

7、，其比表面积较大，同时可能产生较强吸附性并提供更多的反应作用位点来提高其催化活性性能。暑与SEM相对应的是NiP的低倍和高倍的透射电量子显微镜图，图2c和d。从低倍透射电镜图可以看出，样品形貌表现的基本分布均一、排列紧密，跟SEM相吻合，而从图2d高倍透射电子显微镜可以进一步的得出样品的良好的结晶形态存在，晶面的排列分布一致且面间距均等。利用选取电子衍射花样分析晶面间距，E(Vvs．Ag／AgO)得出清晰的条纹间距为0．2210nm与NiP的(111)晶图4NiP阴极催化剂在甲醇溶液中的循环伏安曲线图面相匹

8、配，结果与XRD一致，进一步说明通过水热法3．4．2单电池性能成功合成了样品NiP阴极催化剂材料。3．3氮气吸附脱附测试分析(BET)CurrentDensity／mAcm‘图5直接甲醇燃料电池的功率密度和极化曲线图5为甲醇燃料电池单电池的极化曲线和功率密RelativePressure(P／Po)度曲线。实验条件为：常温下，甲醇溶液浓度0．5M，流图3Ni，P阴极催化剂材料BET测试曲线图速1．0mL／min，