碳化细菌纤维素负载铂用于直接甲醇燃料电池高性能电极催化剂的制备及其机理(2)
1.4 催化剂载体材料的研究 4
1.4.1 炭黑(CB) 4
1.4.2 石墨烯(Gr) 4
1.4.3 碳纳米纤文(CNFs) 4
1.4.4 生物质碳 5
1.4.5 碳化细菌纤文素(CBC) 5
1.5 催化剂的制备方法 6
1.5.1 离子交换法 7
1.5.2 胶体铂溶胶法 7
1.5.3 H2PtCl6还原法 7
1.6 毕业论文研究内容 7
1.6.1 选题依据 7
1.6.2 论文研究内容 8
1.6.3 论文思路 8
2 实验内容 9
2.1 实验仪器和药品 9
2.2 CBC及Pt/CBC催化剂的制备 10
2.3 Pt /Vulcan催化剂的制备 10
2.4 催化剂的表征手段 10
2.4.1 N2吸附脱附测试 10
2.4.2 透射电子显微镜 (TEM) 11
2.4.3 扫描电子显微镜(SEM) 11
2.4.4 X射线衍射(XRD) 11
2.4.5 拉曼光谱 (Raman spectra) 11
2.4.6 X射线光电子能谱(XPS) 11
2.5 电催化性能评价 12
3 结果与讨论 13
3.1 材料结构分析及导电性测试 13
3.2 表面形貌分析 13
3.2.1 SEM 13
3.2.2 TEM分析 14
3.3 XRD分析 15
3.4 拉曼光谱 16
3.5 XPS表征 17
3.6 电化学性能分析 18
结 论 21
致 谢 22
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究背景
随着人类技术水平和生活质量的提高，人类活动消耗的能源增加迅猛，油价不断攀升，传统能源利用率低，能源日益枯竭及其燃烧带来的诸多环境污染问题，开发新能源，寻找传统化石燃料替代能源等亟须解决。氢能具有安全环保可再生，来源广泛，高效清洁等特点，因此被视为当今最具发展潜力的绿色能源，而氢能最佳应用主要是通过燃料电池来实现的[1]。
与传统能源相比，该过程排放物是无污染的水或水蒸气，基本上不产生CO(一氧化碳)、NOx(重氮化物)、SOx(多硫化物)等污染物，实现了从根源上解决环境污染问题，这种可降低环境成本的创新可替换动力源技术成为现阶段研究的热点[2]。
1.2 燃料电池概述
1.2.1 燃料电池的原理
燃料与氧或其它氧化剂可以发生化学反应，在这个过程中能产生化学能，燃料电池是将其转变为电能的装置[3]。它由阴极、阳极和两电极之间的电解质隔膜三个主要部件组成，如图1.1所示。通过对燃料电池的电解质材料的类型分类，常见的燃料电池类型可分为以下五种 [4, 5]：(1)碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cells, AFC)；(2)磷酸燃料电池(Phosphpric Acid Fuel Cells, PAFC)；(3)熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cells, MCFC)；(4)固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells, SOFC)；(5)质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC)。
以氢氧燃料电池为例：
阳极有反应： （1-1）
阴极有反应： （1-2）
电池总反应为 （1-3）
通常在阴阳两极上有一定量的催化剂以加速化学反应的进行，物质在电极与电解质间的界面上不断发生反应，与此同时在外电路，不断有电子定向流动，从而构成了整个回路。它与传统电池不同，燃料和氧化剂不存储在电池，而存储在外部燃料箱。
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