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《直接肼燃料電池鎳基陽極催化劑的制備及其性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文直接肼燃料電池鎳基陽極催化劑的制備及其性能研究作者姓名吳林宋學(xué)科專業(yè)材料加工工程指導(dǎo)教師王平教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年4月20日Studyonpreparationandpropertiesofnickel–basedanodecatalystfordirecthydrazinefuelcell.ADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LinsongWuSupervisor：Prof.PingWangProf.HongbinDaiSouthChina
2、UniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要近年來，直接肼燃料電池(DirectHydrazineFuelCell,DHFC)正受到人們的廣泛關(guān)注，主要是因為DHFC有如下優(yōu)點：具有高的理論電動勢(1.56V)、高的能量密度(5.42Wh·g–1)、反應(yīng)產(chǎn)物(N2和H2O)無污染，并且可在溫和溫度(40–80°C)操作，還可能利用現(xiàn)有加油站的基礎(chǔ)設(shè)施儲運燃料。相比于其它燃料電池，DHFC最為突出的特性就是可使用廉價的非貴金屬作為電催化劑。DHFC的性能主要取決于電極催化劑，尤其是陽極催化劑，歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)：
3、Ni基二元及三元陽極催化劑的性能遠(yuǎn)優(yōu)于其他單金屬催化劑。盡管這些陽極催化劑的研制已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但仍有較大的提升空間。本文圍繞DHFC陽極催化劑的制備及其電催化性能開展了研究，制備出Ni–Zn和Pd–Ni二元陽極催化劑，對催化劑的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系進(jìn)行了研究。研制的催化劑對肼電氧化反應(yīng)展示了優(yōu)異的催化性能和操作穩(wěn)定性，研究結(jié)果為DHFC的實際應(yīng)用奠定了實驗和理論基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下：1.以泡沫鎳為載體，采用電沉積法和電化學(xué)刻蝕法制備出負(fù)載型Ni–Zn合金催化劑。該催化劑具有開孔的三維納米片層結(jié)構(gòu)和良好的附著力，對肼催化具有優(yōu)異的電催化活性和
4、良好的耐久性。例如，在30°C，其催化堿性肼水溶液，起始電位為?0.15V，在+0.40V電位（相對于可逆氫電極）時，電流密度達(dá)到300mA·cm–2。采用XRD、SEM和XPS研究了催化劑的物相組成、表面形貌和組成元素的化合價態(tài)，解析了催化劑具有優(yōu)異電化學(xué)性能的原因。其性能提高的原因可歸結(jié)為以下兩點：(1)電化學(xué)刻蝕Zn，造成催化劑具有開孔的三維納米片層結(jié)構(gòu)，提高了催化劑的電化學(xué)比表面積，增加了催化劑活性位數(shù)量；(2)Ni–Zn合金催化劑中Zn調(diào)變了活性相Ni的電子結(jié)構(gòu)，提高了催化劑的本征活性。2.依次采用電沉積、電化學(xué)刻蝕和置換鍍，在泡沫鎳表面成
5、功制備出Pd改性具有納米管狀結(jié)構(gòu)的鎳基催化劑，該催化劑對肼電催化具有優(yōu)異的活性和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。例如，30°C，在+0.60V電位(相對于可逆氫電極)，其催化堿性肼水溶液，電流密度可達(dá)到760mA·cm-2。采用XRD、SEM、TEM和XPS研究了催化劑的物相組成、表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)和組成元素的化合價態(tài)，該陽極催化性能優(yōu)異主要歸功于其多孔結(jié)構(gòu)和采用了少量貴金屬Pd，進(jìn)而提高了催化劑活性位數(shù)量和本征活性。關(guān)鍵詞：直接肼燃料電池；電催化劑；多孔結(jié)構(gòu)；合金化作用；本征活性IAbstractInrecentyears,thedirecthydrazinef
6、uelcell(DHFC)graduallygettheattentionofpeoplemainlybecauseofthefollowingadvantages:hightheoreticalelectromotiveforceof+1.56V,highenergydensity(5.42Wh·g-1),pollution–freeelectrochemicalreactionproduct(N2andHo2O),moderateoperationtemperatures(40–80C)andcouldusetheinfrastructureof
7、existinggasstationstostoreandtransportfuel.Incontrasttootherfuelcells,themostprominentfeatureofDHFCistheuseofcheapnon–preciousmetalsaselectriccatalysts.TheperformanceofDHFCmainlydependsontheelectrodecatalyst,especiallytheanodecatalyst.Afterseveraldecadesofdevelopment,thestudyfo
8、undthattheperformanceofNibasebinaryandthree–elementano
