衣宝廉
,
俞红梅
,
侯中军
,
林志银
,
张锦新
,
明平文
,
张华民
贵金属
doi:10.3969/j.issn.1004-0676.2002.03.001
电催化剂是质子交换膜燃料电池中非常重要的关键材料.文中详细地介绍了大连化学物理研究所燃料电池工程中心所研制的高分散度Pt/C催化剂的制备和表征结果,采用这种Pt/C催化剂组装了5kW的电池组,电池组良好的性能验证了催化剂的高活性.为了提高催化剂的利用率,文中研究了催化剂分散度和电池性能的关系.研究表明阳极侧催化剂分散度越高对提高电池的性能越有利,而在阴极侧Pt分散度的增加对电池的性能影响不大,这是因为反应界面上Pt分散度增加后降低了氧还原反应的比活性.
关键词:
质子交换膜燃料电池
,
Pt/C
,
电催化剂
赵新生
,
孙公权
,
陈维民
,
唐水花
,
辛勤
,
杨少华
,
衣宝廉
催化学报
采用单电池寿命测试和电化学快速老化两种方法考察了直接甲醇燃料电池阳极电催化剂Pt-Ru/C的稳定性,研究了电池实际运行条件下催化剂微观形貌的变化对电池性能的影响.结果表明,Pt-Ru/C催化剂做成膜电极后,粒径由2.8 nm增大到3.8 nm,催化剂的粒径随放电时间的延长有增大的趋势,连续放电320 h,粒径增大到5.8 nm.采用电化学方法能够快速地评价催化剂的稳定性,大大缩短催化剂稳定性评价的周期,有利于催化剂的制备和筛选.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
铂
,
钌
,
碳
,
膜电极
,
稳定性
衣宝廉
,
俞红梅
,
侯中军
,
林志银
,
张锦新
,
明平文
,
张华民
贵金属
doi:10.3969/j.issn.1004-0676.2002.04.004
本文介绍了大连化学物理研究所燃料电池工程中心所研制的PtRu/C和PtRu-HxWOy/C两种抗CO催化剂的制备和表征结果,PtRu-HxWOy/C采用复合载体法制备.当以含CO的燃料操作时,所研制的抗CO催化剂制备电池的性能明显高于Pt/C制备的电池.开发了一种复合结构的抗CO电极,这种电极具有良好的抗CO能力.用这种结构的电极组装的5-kW电池组以甲醇重整气为燃料时表现出良好的性能.
关键词:
质子交换膜燃料电池
,
PtRu/C
,
PtRu-HxWOy/C
,
CO
,
电催化剂
,
复合电极
白杨芝
,
衣宝廉
,
李佳
,
蒋尚峰
,
张洪杰
,
邵志刚
,
宋玉江
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61104-4
关键词:
燃料电池
,
氧还原反应
,
非贵金属催化剂
,
金属有机骨架
,
碱性电解液
曹龙生
,
蒋尚峰
,
张耕
,
唐雪君
,
秦晓平
,
邵志刚
,
衣宝廉
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62840-7
质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种清洁、高效的能源转化装置,已经备受学术界与产业界的关注.然而,高活性、高稳定性与低成本的铂基阴极氧还原(ORR)电催化剂的缺乏,严重限制PEMFC的大规模商业化应用.为提高贵金属铂的电催化性能,核壳纳米结构的研究受到广范关注.然而,核壳纳米结构的制备过程通常需要采用有机前驱体、表面活性剂与较高的反应温度,导致大多核壳结构制备方法的大规模应用受到限制.我们在室温下无表面活性剂与高沸点溶剂的参与下,通过钯表面吸附的解离的氢原子来还原K2PtCl4,得到Pd核@Pt壳纳米结构.通过改变加入K2PtCl4的量,可以成功控制壳的厚度;通过透射电子显微镜(TEM)观察得知,我们制备了铂壳厚度分别为0.45,0.75,0.9 nm的核壳结构.Pd核@Pt壳纳米结构的良好的纳米晶体结构与外延生长模式,通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)与能量色散谱仪(EDS)得到证实.同时,所制备Pd核@Pt壳样品的核壳结构通过高角环形暗场-扫描透射-元素分布(HAADF-STEM-EDX)表征方法,得到证实.X射线粉末衍射(XRD)表征证实,样品Pd核@Pt壳并无单独的Pd或Pt衍射峰出现,而是表现出良好的同种晶相结构;相对于单质Pt,样品中Pd核的存在导致Pd核@Pt壳核壳结构表现出一定程度的晶格紧缩.X射线光电子能谱(XPS)表明,钯核的存在导致铂壳的电子结合能增大,并且当铂壳厚度增大到一定程度后,核壳结构引起的电子效应维持不变.通过XPS分峰拟合可知,Pd核@Pt壳结构中零价态的铂含量均在80%以上,并且零价态的铂含量随着铂壳层厚度的增大而增大.采用电感耦合等离子体(ICP)与XPS,发现铂的表面富集现象,并且铂表面富集现象随着铂壳层厚度的增大而增大.在半电池中,经过循环伏安扫描活化,Pd核@Pt壳表现出明显的铂的氢吸附与脱附特征峰,再次证明了铂壳层的成功包覆.Pd核@Pt壳纳米颗粒表现出优于Pt/C(JM)的面积比活性、质量比活性及电化学稳定性.核壳结构的良好的ORR电催化性能,来源于催化剂表面含氧物种吸附强度的减弱;上述现象归因于钯核与铂壳之间的电子效应与晶格应力效应.此处简易、清洁的核壳结构制备方法也可以用来在温和条件下制备Ni核@Pt壳等核壳结构.
关键词:
Pd核@Pt壳
,
解离氢
,
氧还原
,
电催化
,
核壳
张生生
,
朱红
,
俞红梅
,
侯俊波
,
衣宝廉
,
明平文
催化学报
采用还原碳化法制备了碳化钨样品,并用原位还原法担载Pt粒子得到Pt/WxCy催化剂. 利用计时电流技术对Pt/WxCy和常规Pt/C催化剂进行氧化处理,并用循环伏安法测试了氧化前后两种催化剂的电化学活性面积. 将两种催化剂制成单电池,对比研究了其氧化后的性能衰减. 结果表明, Pt/WxCy催化剂制成的单电池抗氧化能力显著高于普通Pt/C制成的单电池.
关键词:
碳化钨
,
碳
,
催化剂载体
,
铂
,
燃料电池
,
抗氧化性能
邢丹敏
,
付永柱
,
刘富强
,
刘永浩
,
衣宝廉
,
张华民
高分子材料科学与工程
通过浓硫酸磺化法制备了具有不同磺化程度的磺化聚醚醚酮(SPEEK),并对此种质子交换膜进行了物化性能和H2/O2质子交换膜燃料电池性能研究,实验结果表明,SPEEK膜具有较理想的力学稳定性和气体渗透率,它的微观结构和质子传导性能与Nafion(R)膜有所不同,经过其H2/O2质子交换膜燃料电池的性能研究,SPEEK膜能够保证电池在200 h内稳定运行,有希望成为PEMFC用质子交换膜材料.
关键词:
燃料电池
,
磺化聚醚醚酮
,
质子交换膜
邢丹敏
,
刘富强
,
于景荣
,
衣宝廉
,
张华民
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2002.05.003
针对磺化聚砜质子交换膜用于PEMFC,研究了它的物理化学性能和电化学性能,实验结果表明:与Nafion膜相比,磺化聚砜(EW＝900)作为质子交换膜材料,具有较好的热稳定性、水化性能和尺寸稳定性,溶液浇铸法制得的磺化聚砜膜在机械强度、气体渗透性能方面与Nafion膜相近,用磺化聚砜膜组装的PEMFC的电池性能与Nafion膜相比存在一定的差距,但从电池运行稳定性来看,还是有希望用于质子交换膜燃料电池的.
关键词:
磺化聚砜
,
质子交换膜
,
燃料电池
,
电池性能
赵新生
,
姜鲁华
,
孙公权
,
杨少华
,
衣宝廉
,
辛勤
催化学报
研究了用于直接乙醇燃料电池的自制Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能. 采用直流伏安法和交流阻抗法分析了电池温度和极化电位对乙醇电催化氧化性能的影响,比较了不同温度下甲醇和乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数. 结果表明,乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数小于甲醇的扩散系数. 伏安法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇的催化氧化活性高于商品化的Pt-Ru/C催化剂. 在实验温度范围内,乙醇在Pt-Sn/C催化剂上的初始氧化电位比在Pt-Ru/C催化剂上低约0.2 V; 同一电位下Pt-Sn/C催化剂比Pt-Ru/C催化剂的氧化电流密度高出20～60 mA/cm2,且电流密度的差值随温度的升高而增大. 交流阻抗法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇具有更高的催化活性. 在90 ℃下,以1 mol/L的乙醇为燃料,氧气为氧化剂时,Pt-Sn/C催化剂显示出良好的电池性能,电池最高功率密度为44 mW/cm2,而Pt-Ru/C催化剂的电池最高功率密度仅为27 mW/cm2.
关键词:
直接乙醇燃料电池
,
铂
,
锡
,
交流阻抗法
,
燃料渗透
