因素。直接甲醇燃料电池DirectMetha
olFuelCellDMFC顾名思义可直接用甲醇作原料无须中间重整或转化装置因此具有体积小重量轻系统结构简单燃料来源丰富价格低廉储存携带方便等优点是目前各国政府优先发展的高新技术之一。直接甲醇燃料电池DMFC由两个电极及夹在其中间的质子导电膜构成。电极通常为多孔电极由背层、扩散层和催化剂层3部分组成主要材料是碳支撑的贵金属。DMFC中的电解质采用特殊离子交换膜是一种选择性质子导体它既能保持离子电荷平衡又能防止甲醇及其他物质渗漏到另一电极区域。将甲醇和水混合物送至DMFC的多孔阳极区域甲醇直接电催化氧化生成二氧化碳并释放出质子和电子CH3OHH2O→CO2↑6H6e1在阴极上氧气被还原生成水32O26e6H→3H2O2电池的总反应是CH3OH32O2→CO2↑H2O3
2直接甲醇燃料电池阳极电催化剂材料
21铂基催化剂材料在DMFCs中对阳极电催化剂材料有3个基本要求活性、稳定性、质子和电子导电性。对于铂基电催化剂甲醇在阳极的氧化机理涉及到一系列的基元反
f应步骤研究表明其速控步骤是甲醇的第一步吸附脱氢低温时或反应中间物CO与吸附的羟基的反应温度高于60e时反应式如下CH3OHvPtCH2OHHads1COadsPtOHadsvPtCOOH2由于反应中间物CO或PtCHOads是阻止甲醇进一步氧化的其氧化需要在较高的过电位下进行因此电催化剂材料需要具有高的活性即要求能在低过电位下氧化反应的中间物现今通常采用加入各种金属元素对铂催化剂修饰提高其活性另外基于电催化剂大多是贵金属成本高因此要求电催化剂用量少而活性高。在DMFCs中采用的是质子导电膜固体电解质如Nafio
117其酸性相对于1molL的硫酸因此要求催化剂材料在酸性介质中具有高的稳定性。质子和电子在阳极电催化剂上经阳极半反应而产生质子通过质子膜传递至阴极而电子可以通过碳纸传递。该碳纸是由催化剂负载在碳黑上或者直接喷涂在质子膜上形成的这就需要电催化剂与质子膜和炭黑有良好接触同时也要求其能有效传递质子和电子。一般认为相对于铂催化剂加入第二元金属如Ti族、V族的活性稍有提高而Fe、Cu、Co、Ni则无促进作用M
族、Cr族的活性最高。PtRu催化剂是最具代表性的具有较高的活性和稳定性主要有2种负载在活性炭上的PtRuC和非负载的高分散的PtRu催化剂。尽管国外已有商品PtRu催化剂出售然对其结构及其与活性的关系还不太清楚而且有些结论是相互矛盾的。X1Re
比较了ETEKr