载体对Pd基催化剂电催化乙醇氧化的影响(2)
3.3.2. 线性伏安测试 18
4. 结论 26
致 谢 27
参考文献 28
1. 引言
1.1. 燃料电池综述
燃料电池（Fuel Cell，FC）是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的发电装置，也是一种新型的无污染、无噪音、大规模、大功率和高效率的汽车动力和发电设备。因此，FC作为一种最接近于实用化的环保型新能源，逐渐被世界能源研究人士重视，并在其应用方面取得了一些进展。
燃料电池有以下优点：①不受热机效率的限制，能量转换效率高，理论发电效率可达100%。若以氢气为燃料，熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望够达到80%以上。而且其发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。②无污染，噪音低，满足环保要求。③处于热备用状态，燃料电池随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。④电池的贮能能力不取决于电池本身的大小，只要不断供给燃料，它就能连续地产生电能。⑤灵活性大，可以做成模块式标准组件按用户要求，组装成不同要求的发电装置，小到一家一户的供电取暖，大到分布式，电站与外电网并网发电⑥可使用的燃料范围广。以燃料重整器和燃料电池、电堆构成的燃料电池电站可使用气态化石燃料（天然气，LPG等）、液态化石燃料（柴油，甲醇，DME，GTL等）、以及来自各种生物质能的沼气，垃圾气化气，乙醇等[1]。
然而燃料电池催化剂方面又出现一些问题，比如质子交换膜的质子传导性能低、抗甲醇渗透能力差，可工作温度低，价格昂贵以及催化剂的醇类电催化性能和利用率低，催化剂的耐受性差易中毒，电池阴、阳极条件苛刻等，这些问题严重阻碍直接醇类燃料电池商业化的进程。其中，以催化剂的问题尤为突出。
对于燃料电池来说，电催化剂具有加速电化学电极反应和抑制副反应的作用。性能良好的催化剂尤为重要，它决定着大电流密度放电时的电池特性，运行寿命和成本。同时燃料电池所使用的电催化剂不仅要像多相催化剂那样对特定的电化学反应有良好的催化活性，高选择性，而且应能在一定的电位范围内耐受电解质的腐蚀，同时具有良好的电子导电性。
因此，通过研究催化剂制备方法和性能来改善燃料电池具有十分重要的意义。
1.1.1. Pd基催化剂的现状
Pd基合金催化剂确实具有很好的活性，抗醇性，耐久性。但是贱金属易在酸性环境中溶解，这使得如何解决这类催化剂的稳定性是其能在直接醇类燃料电池中使用的主要挑战之一。关于Pd-M合金催化剂的稳定性目前研究不多，但Pd合金催化剂中的贱金属的流逝正如Pt合金催化剂中贱金属的流失一样，可能由下列三个原因引起：（1）催化剂制备过程中，过量的贱金属沉积到了碳载体上；（2）合金化温度低，使得Pd与贱金属的合金化程度低；（3）从热力学上讲，在燃料电池操作条件下贱金属是不稳定的，这使得即使完全合金化的贱金属也可能发生流失而形成富Pd表面层的催化剂[2,3]。同时，考虑到催化剂的稳定性除了活性组分和助催化剂本身的稳定性外，催化剂的稳定性和活性还直接受载体材料的影响。所以Pd基合金催化剂并不好制备，现有的一些关于Pd基催化剂的制备方法以及合成合金催化剂的方法还不是很成熟，所以现阶段Pd基合金催化剂的具体应用还不是特别多，但Pd基催化剂有很多用途，比如它是常用的加氢催化剂，广泛应用于羰基加氢、烯烃加氢、硝基和亚硝基加氢等领域[4,5]。由于合金类Pd基催化剂存在一定的局限性，故本文将注意力放在了C载Pd基催化剂的身上。
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