国家自然科学基金(51274028)
- 作品数：6 被引量：7H指数：2
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- 直接甲醇燃料电池纳米结构电催化材料及多孔电极研究（英文）被引量：1
- 2016年
- 直接甲醇燃料电池(DMFC)因其燃料能量密度高,工作温度低,低污染排放等优点被认为是用作移动设备电源的最佳选择之一,至今已有美国的Oorja Protonics公司和丹麦的IRD公司等新能源相关企业相继发布了多款用于手机、电脑、通信基站、叉式装卸机或房车的商业产品.然而,DMFC内部的复杂情况造成的多种不同的电压损失仍旧使得其实际电压效率远低于理论值.其中从阳极渗透到阴极的甲醇造成的混合电位导致的电压损失尤为明显.目前,众多研究人员都致力于开发高稳定性、高耐久性、高性能且低成本的催化材料体系,以克服传统Pt催化剂存在的各种问题.除了催化剂本身之外,DMFC的问题还与其中膜电极的微结构和电化学特性息息相关.膜电极是化学能通过电催化氧化还原反应转化为电能的反应场所,通常由阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极扩散层依序组合而成.通过对MEA中的各层进行优化,如传质管理和甲醇渗透等问题都能得到有效解决.近年来,纳米技术常被用于改进DMFC性能的研究.具备纳米结构的金属-碳/金属氧化物载体类催化材料得到了广泛研究.这些电催化材料在制备方法、结构和组分上都有较大区别.结构方面,许多研究都证明制备纳米级多孔网络结构或者有序阵列结构的催化层有助于提高催化性能和Pt的利用率.组分方面,许多研究人员都开展了引入Pt以外金属成分或金属氧化物来改变Pt催化剂的表面电子状态的研究.引入这些组分导致的配位体效应可以通过弱化Pt与H+,OH-或COads等的相互作用来起到抗催化毒化和提高催化效率的作用.尽管对于DMFC领域的认知逐渐完善,但是仍有许多问题有待解决.因此,本文介绍了目前用于DMFC的纳米结构电催化材料和多孔电极的研究进展.重点介绍了纳米结构催化剂和载体材料的合成及表征.通过�
- 王萌王新东陈明杨兆一董超振
- 关键词：多孔电极甲醇渗透电催化性能膜电极直接甲醇燃料电池
- 固体聚合物电解质水电解池用阳极气体扩散层
- 2013年
- 采用刷涂法在钛网基体上制备扩散层,结合固体聚合物电解质(SPE)水电解池中的交流阻抗及极化曲线测试,探讨浆料中PVDF、PTFE和锑掺杂二氧化锡(ATO)配比对阳极扩散层厚度、阻值、孔隙率、疏水性和单体电池性能的影响。PVDF与PTFE添加量的增加,使阳极扩散层的厚度增加、阻值增大、孔隙率下降及疏水性增强;PVDF对阻值、孔隙率的影响更大。合理的m(ATO)∶m(PVDF)∶m(PTFE)为15∶1∶2,在常压、80℃下,电流密度为1 A/cm2时,槽压仅为1.59 V。
- 刘高阳蒋钜明王新东
- 关键词：水电解
- 纳米锑掺杂二氧化锡担载IrO_2催化剂的制备与性能被引量：3
- 2014年
- 在非氯盐体系下,采用化学共沉淀法制备纳米级锑掺杂二氧化锡(ATO)粉体材料,分析锑掺杂浓度、前驱体pH值和前驱体煅烧温度对电导率的影响;采用优化的Adams法,以纳米ATO粉体为载体,制备担载型析氧催化剂二氧化锒(IrO_2)/ATO,并进行XRD分析、电化学阻抗及极化曲线测试。制备ATO粉体电导率最大时(0.581 S/cm)的条件为:Sb掺杂浓度10%,pH值为3.5,煅烧温度为600℃。采用IrO_2/ATO催化剂的单体电池,在800mA/cm^2、80℃时,所需槽电压仅为1.40V。
- 刘高阳许军元蒋钜明王新东
- 关键词：水电解
- 热分解法制备SPE电解池一体化氧阳极被引量：2
- 2014年
- 以氯铱酸为前驱体,钛网为支撑体,采用热分解法制备一体化IrO2/Ti氧阳极,热压法制备膜电极组件(MEA)。用SEM、循环伏安、交流阻抗、极化曲线及单体电解池测试,研究煅烧温度对氧阳极形貌及性能的影响。在300℃、350℃及400℃煅烧制备的氧阳极,表面以裂缝为主,且随着煅烧温度的升高,裂纹的宽度减小,孔隙率增加;在450℃、500℃煅烧制备的氧阳极,表面裂纹基本消失,同时生成致密的催化剂簇。400℃煅烧制备的氧阳极的析氧催化活性最好,在50℃、500 mA/cm2时,单体电解池可稳定运行203 h。
- 蒋钜明刘高阳许军元王新东
- 关键词：热分解氧化铱
- 直接甲醇燃料电池电催化机理及多孔电极传质过程研究被引量：1
- 2013年
- 直接甲醇燃料电池以其独特的优势被业界人士视为本世纪最有可能实现商业化的燃料电池.因此,众多研究院所和公司展开了深入研究,取得了瞩目的成就.本文分析了膜电极结构的电催化和多孔电极传质过程的机制,并结合制备工艺、有序多层结构以及电池内部传输过程,讨论了近年来膜电极在直接甲醇燃料电池相关的研究进展.
- 王新东王一拓刘桂成王萌田哲
- 关键词：直接甲醇燃料电池膜电极电催化传质
- 质子交换膜水电解析氧电催化复合材料合成、微结构调控及性能研究
- 2014年
- 质子交换膜水电解(PEMWE)制氢技术以其独特的优势被视为未来全球能源与环境协调发展的优先选择.析氧电催化剂是PEMWE制氢技术发展的关键瓶颈之一,主要原因在于其表面的析氧反应(OER)可逆性差、反应动力学过程缓慢.为了提高析氧过程反应动力学,需要研制高效的电催化剂.本文从材料组分与结构的角度出发,采用具有质子传导特性的复合载体,探索微结构可控复合载体材料的合成技术,开发出一系列的高效氧电极复合载体材料以及载体催化剂.实现载体材料高质子、电子导电性及微结构的可控优化,对于PEMWE的理论研究和应用都具有重要意义.
- 王新东刘高阳许军元蒋钜明黄敏李庆峰
- 关键词：微结构
