pemfc用ptc以及pt-ruc电催化剂的制备研究

《pemfc用ptc以及pt-ruc电催化剂的制备研究》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、华南理工大学硕士学位论文PEMFC用Pt/C以及Pt-Ru/C电催化剂的制备研究姓名：冯春华申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：古国榜20030601摘要摘要燃料电池因为其转换效率高、燃料多样化、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性以及维修性好等优点，被认为是一种全新的高效、节能、环保的发电方式之一。炭载贵金属催化剂常用作质子交换燃料电池中阴极以及阳极催化剂，是人们研究燃料电池工作中的一个热点和重点。本文报道了Pt／C以及Pt．Ru／C电催化剂的不同的制各方法，实验工作中找到了能够小批量生产不同金属负载量电催化剂的简单而且行之有效的方法

2、。这项技术在国内处于领先地位，尤其在制备高负载量而且高分散的贵金属催化剂时，国内未见过这方面的报道，样品的物理性能接近或者达到国外E．Tek公司商业产品的指标。本文首先对实验中使用的炭黑载体化学处理后，进行了详细的物理结构以及表面化学性质分析，然后用TPD、XRD、BET、TEM、XPS等技术对载体和催化剂进行了表征，文中还对金属前驱体如H2PtCl6以及RuCl3在载体上的吸附性能进行了理论研究。经过HCl以及二次水清洗后的炭黑在N2或者He中煅烧，比表面积以及孔容都得到了提高，HN03以及H202氧化处理对炭黑物理结构改变不大。TPD以及B

3、oehm酸碱滴定实验表明H202以及HN03氧化处理后的炭黑载体表面氧基种类以及数量都得到了改变，H20z处理引起炭表面上弱酸性基团(包括酚基、内酯基、醚基等基团)的增加，HNO，处理在引起弱酸性基团大幅度增加的同时，强酸性基团(如羧基、酸酐等)增加量远远大于前者。快速湿浸法对于制备低金属负载量的Pt／C电催化剂，可以获得很好的分散度，但是一旦金属含量达到10％以后，从TEM上可以观察出金属都团聚在一起，金属颗粒很大。采用吸收还原法制备负载量从10％到40％的Pt／C电催化剂，TEM表征催化剂中金属的平均粒径在2．4nm范围内。基于氯铂酸在不同

4、的pH值下以及还有不同表面氧基的炭载体上的吸附特性，存在三种可能不同的吸附机理，酸性条件下(pH=3．0)，H2PtCl6主要是吸附在炭表面上阳离子吸附中心oH；上面，吸附动力学以及平衡吸附量由炭黑的表面氧基浓度【一OH]。(由不同的炭黑处理方式决定)以及溶液pH／IEP的关系(K[H+])共同决定。弱碱性条件下(pH=9．O)，HzPtCl6主要是吸附在炭表面上弱阳离子吸附中心一O一埘：上面，吸附Pt醇的速度以及多少与生成一0一ⅣH：数量的速度以及多少有关。强碱性条件下(pH=11．0)，H2PtCl6主要是通过与溶液中NH4+形成(Nil。

5、)，PtCl。溶胶体在吸附在炭载体上，H2PtCl6的吸附量与溶液中N-l-14+离子多少，也就是(NH。)：PtCl。溶胶体形成多少相关。采用由铂钉氧化物前驱体的方法制备负载量从20％到50％的Pt．Ru／C的电催化剂，XRD表征能够比较好的形成合金相，合金平均粒子大小都在3nm左右。氢华南理工大学工学硕士学位论文气还原温度在300℃时，合金中钌的原子含量以及合金的平均粒径综合效果最好。关键词：Pt／C；Pt．Ru／C；电催化剂；炭黑载体：PEMFCⅡAbstractTheprinciplecharacteristicofafuelcelli

6、sitsabilitytoconvertchemicalenergydirectlytoelectricalenergygivingmuchhigherconversionefficienciesthananyconventionalthermo—mechanicalsystemthusextractingmoreelectricityfromthesameamountoffuel，tooperatewithoutcombustionsotheyarevirtuallypollutionfreeandhavequieteroperationsi

7、ncetherearenomovingparts．Catalystsbasedonnoblemetalssupportedoncarbonblackshavebeenusedtofacilitatethereactionsintheanodeandcathode．Also，studiesontheelectrocatalystsforH2ormethanoloxidationhavelongbeenthekeyissues．Inthispaper,severalmethodsforpreparingPt／CandPt—Ru／Celectroca

8、talystshavebeenproposed．Wedeveloptheeffectivetechniquestoproducetheseelectr