论文部分内容阅读
本论文主要研究高效阴、阳极催化剂及耐甲醇的阴极催化剂，以提高DMFC的性能。主要研究内容和结论如下：
1.分别用空气，硝酸，双氧水，CO2对Vulcan-XC72活性炭进行预处理，然后负载Pt，得到炭载Pt(Pt/C)催化剂。发现与用未处理活性炭或用空气，硝酸，双氧水处理的活性炭制备的Pt/C催化剂相比，CO2预处理的Pt/C催化剂对甲醇氧化和氧还原显示出最高的电催化活性。
2.用电化学方法制备了磷钨酸(PWA)修饰Pt电极，发现PWA对甲醇在Pt上电氧化有很好的促进作用，虽然甲醇氧化峰峰电位并不发生变化，但峰电流要比在未经修饰的Pt电极上高。该促进作用与修饰电极制备时所用的修饰液中的PWA浓度有关，修饰液中PWA的浓度为0.25mgml-1时，制得的PWA修饰Pt电极对甲醇氧化的电催化活性最高，与未修饰电极相比，可使甲醇氧化峰峰电流提高50％左右。
3.用机械混合的方法制备了Pt-PWA/C催化剂，并研究了不同混合质量比对催化剂性能的影响。发现具有合适的PWA和Pt/C质量比的Pt-PWA/C催化剂对氧还原的电催化活性和耐甲醇的性能要优于Pt/C催化剂。当PWA和Pt/C的质量比为1：1时，Pt-PWA/C催化剂具有最佳性能。与Pt/C催化剂相比，Pt-PWA5/C催化剂可使氧还原电流最大提高38％，使甲醇氧化电流下降76％。其原因可归结于PWA分子的高度亲氧性。
4.制备了炭载钴卟啉(CoTPP)和Pt(CoTPP-Pt/C)催化剂，并对其进行了不同温度的热处理，发现热处理可提高CoTPP-Pt/C催化剂对氧还原的电催化活性和耐甲醇能力。而且这种性能的提高与热处理温度有关，最佳的热处理温度为700℃。与Pt/C-un催化剂相比，其氧还原电流密度可以提高74.4％，而甲醇氧化峰峰电流密度可以下降22.0％。因此，CoTPP-Pt/C-700催化剂可成为DMFC中性能优良的阴极催化剂。
5.研究了大环化合物四磺酸基酞菁钴(CoTSPc)作为阴极电解液中的添加剂对于光滑Pt电极对氧还原的电催化活性和耐甲醇能力的影响。发现CoTSPc使光滑Pt电极对氧还原的电催化活性稍有降低，而对甲醇氧化的电催化活性降低很大，这主要是由于CoTSPc对氧还原有较好的电催化活性，而对甲醇氧化却没有电催化活性。这种效应与加入CoTSPc的浓度有关，因此，选择最佳的CoTSPc浓度，可使光滑Pt电极对氧还原的电催化活性基本不受影响，而大大降低了对甲醇氧化的电催化活性。当电解液中加入CoTSPc的浓度为0.09mmolL-1时，氧的还原电流可以基本保持不变，而甲醇的氧化峰峰电流下降79.7％。