李广龙
,
周利
,
王英旭
,
王鹏杰
,
林化新
,
朱秀玲
,
邵志刚
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2011.00637
选择甲烷蒸汽重整催化剂用于直接内重整熔融碳酸盐燃料电池(DIR-MCFC)中,并考察了DIR-MCFC的性能,讨论了电池放电量、气体压力、燃料气进料水/碳比(S/C)等因素对该催化剂性能的影响.结果表明,重整催化剂能够满足电池放电需求;放电量大小影响电池内的H2含量,但对CH4含量影响不大;当气体压力为0.36MPa时,电池内的H2含量最大;S/C越低,电池性能越高,相同放电量下,S/C=1时的电池电压比S/C=2时的高.
关键词:
甲烷蒸汽重整
,
催化剂
,
直接内重整
,
熔融碳酸盐燃料电池
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
杨冬蕾
,
俞红梅
,
李光福
,
宋微
,
刘艳喜
,
邵志刚
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60050-4|
优化了碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFC)使用的气体扩散电极(GDE),发现催化层中PTFE含量与催化剂担载量对电池性能与其电化学动力学特征影响很大.采用i-V曲线,开路电压,电池内阻与在线的电化学阻抗谱与动力学分析,评估了所制GDE的电化学性能.在所研究的AAEMFC电极催化层中,PTFE的最佳含量是20%, Pt载量对膜电极三相界面、催化层导电性与催化剂利用率的影响极大.当制备的GDE催化层中Pt/C的Pt载量为1.0 mg/cm2, PTFE含量为20%时,AAEMFC的峰电流密度在50 oC达到了213 mW/cm2.兼顾Pt催化剂的利用率与成本,在没有明显影响电池性能的情况下,Pt的担载量可降至0.5 mg/cm2.
关键词:
碱性阴离子交换膜燃料电池
,
气体扩散电极
,
PTFE含量
,
催化剂担载量
,
三相界面
罗璇
,
侯中军
,
明平文
,
邵志刚
,
衣宝廉
催化学报
研究了碳载体Vulcan XC-72石墨化处理对Pt基催化剂稳定性的影响.在不同温度下对碳材料Vulcan XC-72进行了石墨化处理,并以处理后的材料为载体通过浸渍还原法制备了20%Pt/C催化剂.采用X射线衍射、氮气物理吸附/脱附等测试手段对碳载体材料进行表征,并用电化学实验和热重分析法考察了催化剂的稳定性.结果表明,碳材料在 1 500 ℃左右开始石墨化,温度越高,石墨化程度越高,但比表面积逐渐减小;以石墨化的碳材料为载体的催化剂的稳定性明显优于普通Pt/C催化剂.
关键词:
铂
,
碳
,
石墨化
,
活性比表面积
,
稳定性
,
质子交换膜燃料电池
宋微
,
俞红梅
,
邵志刚
,
衣宝廉
,
林瑾
,
刘娜
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60014-0
通过在不同真空度下进行碳纸的聚四氟乙烯(PTFE)浸渍处理，考察了PTFE在碳纸中的分布对燃料电池水淹情况的影响。碳纸PTFE浸渍过程中，抽真空作用可以将碳纸微孔中存留的空气移除，使PTFE更均匀地扩散到内部微孔中。碳纸的断面电镜照片显示真空浸渍可以改善PTFE的分布。在总浸渍量相同时，由于真空浸渍使更多的PTFE进入到碳纸内部微孔，故其表面的PTFE比例减少。实验进一步考察了碳纸中亲水孔和憎水孔的分布，结果表明真空浸渍处理的碳纸具有更高比例的憎水孔。将不同处理方法的碳纸制备成膜电极，通过全尺寸电池考察其性能，结果表明PTFE的均匀分布可以改善电池性能，并且电化学阻抗分析表明其有利于改善水淹问题。
关键词:
燃料电池
,
气体扩散层
,
憎水性
,
水淹
