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种以9
mPd为核心、7
mPt组成的具有较高比表面积和树状纳米结构的双金属催化剂,这种结构为PEMFC提供了高氧化还原活性阴极。催化剂测试结果表明,在室温下该催化剂的催化效率比普通的纯Pt催化剂高出25倍,另外,在工作温度为60℃时也具有很好的稳定性。王巧平8采用反胶束法来制备PtRuC催化剂,结果表明,采用SDS为表面活性剂,固态KBH4为还原剂,分步负载还原的顺序,在水和表面活性剂摩尔比为9,温度为60℃时制备的PtRuC催化剂,具有金属载量高达到实验设定值的90以上、颗粒粒径小35
m、合金度好、分散性好、电催化性能及抗CO中毒性能较佳等优点。
f33
铂氧化物催化剂
在研究铂合金催化剂的同时铂氧化物催化剂也是一个研究热点。Seger等9报道在溶胶硅基质上用硼氢化钠还原制得纳米PtSiOx颗粒,颗粒之间交错连接,提高了可利用的电化学表面积,与PtC催化剂相比,显示出对氧还原很高的催化活性。张华等10分别采用钨酸盐盐酸沉淀法、溶胶一凝胶法、水热合成法制备WO3,调整各制备工艺参数温度、PH、浓度、质量比等,制备出不同组合方式的PtWO3C催化剂。通过TEM、BET、CV、FTIR、TG等一系列测试方法对催化剂表征,发现WO3作为载体时有良好的耐酸腐蚀性能,可降低阴极过电位;中间产物非化学计量化合物氢钨青铜增加了氢的溢流效应,提高了铂对氢氧化的催化活性。
34非铂系催化剂
张和平等11研究了酞菁铁FePc/C用于质子交换膜燃料电池催化剂的制备和性能研究表明FePc/C是一种性能优异的催化剂。曾蓉等12报道Frumki
ANI
stituteofElectrochemistryRAS研究小组对PEMFC用非Pt催化剂进行了比较系统的研究,主要研究的非Pt类催化剂如表1所示。
表1
非铂系催化剂
4
PEMFC催化剂稳定性的改进
PEMFC通常采用纳米级粒径的高分散PtC作为催化剂以增加Pt的活性表面积,在
PEMFC工作过程中,Pt催化剂的有效活性表面积会逐渐降低,导致电池性能衰减。造成Pt催化剂活性表面积降低的原因很多,其原因包括碳载体的腐蚀、Pt催化剂的氧化溶解、聚结和杂质毒化等。随着PEMFC越来越接近实用化,如何提高催化剂的稳定性已经成为迫切需要解决的关键问题。
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改变合金组成
Pt催化剂的氧化、溶解、聚集、毒化以及碳载体的腐蚀等过程与Pt颗粒的表面电子状态等因素密切相关,因此改变催化剂的表面电子状态是改进Pt催化剂稳定性的有效方法,将Pt与其它1种或多种金属形成合金是改变Pt表面电子状态的有效手段有利于改进催化剂的稳定性。另外,改变合金r
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