【摘 要】
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质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种低温下工作的燃料电池,具有启动快,功率密度高,安全性好以及能源转化率高等优点,是目前最有竞争力的汽车动力电源之一,具有广泛的应用前景。
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质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种低温下工作的燃料电池,具有启动快,功率密度高,安全性好以及能源转化率高等优点,是目前最有竞争力的汽车动力电源之一,具有广泛的应用前景。目前FEMFC的首选催化剂是Pt/C催化剂。然而由于作为理想氢源的重整气中含有痕量的CO,会造成Pt/C催化剂因中毒而催化性能下降。一般采用引入其它金属元素来解决Pt/C催化剂CO中毒问题,研究较多的为Pt-Ru/C催化剂。本文提出采用反胶束法来制备Pt-Ru/C催化剂,对该方法制备Pt-Ru/C催化剂的工艺条件进行了优化。重点研究了工艺路线、表面活性剂种类、水和表面活性剂摩尔比、还原剂种类等多种因素对Pt-Ru/C催化剂的物化性质及电化学性能的影响。结果表明,采用SDS为表面活性剂,KBH4为还原剂,控制水和表面活性剂摩尔比为7制备的Pt-Ru/C催化剂,具有金属载量高(达到理论值的90 %以上)、颗粒粒径小(3~5 nm)、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。将由反胶束法制备的Pt-Ru/C催化剂与代表世界先进水平的Johnson Matthey公司商品化的催化剂进行全面的性能比较。能量散射光谱(EDS)表明自制催化剂金属载量达到理论值的91.3 mass % (PtRu原子比约为1:1),接近商品化催化剂(94.8 mass %);X射线衍射(XRD)分析表明,自制催化剂在晶型结构、晶格参数、颗粒粒径、合金度等结构参数都较接近进口催化剂;循环伏安法(CV)测试表明,自制的催化剂抗CO中毒性能略逊于商品催化剂;单体电池功率密度曲线表明,自制催化剂的最高输出功率和商品催化剂相当。
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