任素贞
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郭亚男
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马少博
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毛庆
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吴丹丹
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杨莹
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景洪宇
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宋雪旦
,
郝策
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62846-8
燃料电池具有较高的能量密度和发电效率,以清洁能源为原料,零污染排放,是一种具有发展前景的能量储存和转化装置.阴极氧还原反应(ORR)在燃料电池中起着关键作用.ORR广泛采用贵金属铂基催化剂,但是它们价格昂贵,电子动力学转移速率慢,碱性条件下易团聚,这些亟需解决的问题阻碍了燃料电池商业化进程.近期,一些非贵金属催化剂被广泛研究,例如氮掺杂碳材料、Fe/N/C和Co/N/C材料等,它们有可能在未来替代铂基催化剂.我们的目标是合成新型高催化活性的Co/N/C及其衍生非贵金属材料,用于ORR催化反应.由于石墨烯具有独特的形貌、较大的比表面积和良好的导电性,其表面含有功能化的官能团,所以我们选择石墨烯作为碳载体.首先,用改性休克尔方法合成了氧化石墨烯(GO),为了提高其催化活性,采用聚吡咯作为氮源对其进行了氮掺杂,制备了聚吡咯/氧化石墨烯(Ppy/GO).通过ORR催化性能测试发现,GO对ORR具有一定的催化活性,它的起始电位和阴极电流电位分别为–0.31 V vs SCE和–0.38 V vs SCE;Ppy/GO的起始电位和阴极电流电位分别为–0.20 V vs SCE和–0.38 V vs SCE,氮掺杂对GO的催化活性有所提高.采用水热法沉积氧化钴合成了Co3O4/聚吡咯/氧化石墨烯(Co3O4/Ppy/GO).其形貌为Co3O4分散在氮掺杂GO表面.在KOH电解质(0.1 mol/L)中测试,Co3O4/Ppy/GO的起始电位和阴极电流电位分别为–0.20 V和–0.38 V vs SCE.经过800℃高温煅烧处理后,Co3O4/Ppy/GO-800的催化活性明显提高,起始电位和阴极电流电位分别达到–0.10 V和–0.18 V vs SCE.ORR电子转移数为3.4,接近于4电子反应途径.Co3O4/Ppy/GO对ORR的催化活性及4电子催化选择性较高,可能是由于纳米形态的Co3O4和Ppy/GO之间具有较强的表面作用力,聚吡咯掺杂的氧化石墨烯具有较强的电子储存及释放能力.综上,我们通过水热法制备了钴、氮共掺杂的GO,并研究了其对ORR的催化活性和电子转移选择性.结果表明Co3O4/Ppy/GO是一种高效的非贵金属电催化剂,在碱性电解质中具有很高的ORR催化活性,在燃料电池阴极催化剂方面很有前景.
关键词:
非贵金属电催化剂
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四氧化三钴
,
聚吡咯
,
氧化石墨烯
,
氧还原反应
,
质子交换膜燃料电池
范文如
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毛庆
,
费国霞
,
夏和生
高分子材料科学与工程
通过溶液共混法制备了改性聚乙烯醇(VE-PVA)与不同类型聚乙二醇(PEG)的共混复合材料,分别研究了相对分子质量、含量、不同端基类别的聚乙二醇对VE-PVA/PEG复合材料性能的影响.通过差示扫描量热分析、动态力学分析、拉伸测试、动态流变测试等考察VE-PVA/PEG复合材料的热性能、力学性能及流变性能.结果表明,PEG和VE-PVA是相分离体系,各自形成独立的晶相.PEG在一定程度上会阻碍VE-PVA结晶,降低其结晶温度和结晶度.PEG对VE-PVA有明显的增塑和润滑作用,能降低熔体黏度,改善体系加工性能.而且PEG中端羟基含量越大,增塑作用越强.当PEG质量分数小于10％时,能提高复合材料的断裂伸长率.
关键词:
改性聚乙烯醇
,
聚乙二醇
,
复合材料
,
增塑
陈维民
,
孙公权
,
毛庆
,
杨少华
,
孙丕昌
,
辛勤
催化学报
考察了温度、电位及中间产物等因素对直接甲醇燃料电池催化剂性能的影?结果表明,温度的升高会显著促进Pt催化剂粒子的聚结.对于PtRu催化剂,Ru氧化物/水合氧化物对Pt微晶的聚结具有抑制作用.高温放电实验后,PtRu催化剂的合金化程度有所提高.高电位会加速电催化剂的降解.电极反应中间产物甲酸和甲醛对甲醇电催化氧化反应具有一定的抑制作用,其中甲醛的影响更大.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
电催化剂
,
性能衰减
,
温度
,
电位
陈维民
,
孙公权
,
毛庆
,
梁振兴
,
辛勤
功能材料
低温燃料电池具有清洁、高效、可移动、操作条件温和等诸多优点.其产业化目标的实现,在很大程度上依赖于材料的改进.双极板材料性能的提高,对于延长燃料电池使用寿命和降低成本起着至关重要的作用.本文分类总结了低温燃料电池双极板材料的研发现状,比较了各种双极板材料的性能特点,并探讨了其应用前景.
关键词:
低温燃料电池
,
双极板
,
导电材料
,
耐腐蚀材料
