PEMFC用Pt纳米线阴极催化剂的制备及在电堆中的应用

• 作者: 严泽宇 常丰瑞 李冰 杨代军 顾荣鑫 马建新 黄俭标
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 燃料电池 碳载铂纳米线 催化剂 电化学
• 年，卷（期）: 2014,（10）
• 所属期刊栏目: 催化、动力学与反应器
• 页码范围: 3891-3898
• 页数: 8页
• 分类号: TM911.48
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0438-1157.2014.10.020

摘要

采用无模板法制备了用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的碳载铂纳米线（Pt NWs/C）阴极催化剂，使用透射电镜（TEM）和X射线衍射图谱技术（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征。研究结果表明，制备的铂催化剂具有纳米线的结构，平均截面直径为（4.0±0.2）nm，线长为15～25 nm。利用循环伏安（CV）法和线性伏安扫描法（LSV）表征催化剂的电化学活性和氧还原反应（ORR）特性，结果表明制备的Pt NWs/C催化剂电化学特性良好。利用Pt NWs/C和Pt/C作为阴极催化剂制备膜电极（MEA），并进行测试，最大功率密度分别为705.6 mW·cm-2和674.4 mW·cm-2。然后以Pt NWs/C和Pt/C为阴极催化剂组装了18片和20片的电堆，并进行性能测试，电堆的最大功率密度分别为409.2 mW·cm-2和702.7 mW·cm-2，单电池电压差异系数（Cv）分别为16.1%和4.36%，这表明Pt NWs/C作为阴极催化剂在放大后的膜电极组件（MEA）里表现出较好的催化活性，但与商业催化剂相比其性能与均一性还有待提高。该研究可为Pt NWs/C催化剂放大制备提供依据，同时可为后续的基于Pt NWs/C的电堆的耐久性测试和车载应用奠定基础。