储氢合金作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究进展

• 作者: 杨艳春 田晓 赵 宣 赵丽娟 闫静 陈均
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 直接硼氢化物燃料电池 储氢合金 阳极催化剂 水解
• 年，卷（期）: 2019,（13）
• 所属期刊栏目: 金属与金属基复合材料
• 页码范围: 2229-2236
• 页数: 8页
• 分类号: TG113.25
• 字数: 8226字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.18060105

摘要

直接硼氢化物燃料电池(DBFC)是一种可以直接将化学能转化成电能的新型燃料电池,该类电池因具有理论电压高、能量密度大、环境污染小等优点而备受关注.然而,在DBFC工作的过程中,BH4-容易发生水解而释放出氢气,导致实际转移的电子数目减少,燃料利用率降低,同时生成的氢气还会给电池带来隐患.研究表明,DBFC的性能很大程度取决于硼氢化物分子在DBFC阳极上发生的电化学反应,而阳极上的电化学反应又直接受阳极催化剂的控制.因此,阳极催化剂是影响DBFC电化学性能的关键因素.以往研究者们多采用贵金属单质(例如Au、Pt、Ag、Pd等)或贵金属合金作为DBFC阳极催化剂,也有的采用过渡金属(例如Ni).贵金属催化剂具有优异的催化性能,但高昂的成本限制了它们的广泛应用.过渡金属成本较低,但其催化性能却不够突出.因此,阳极催化剂的选择是DBFC能否广泛应用的关键.近年来,具有可逆吸、放氢性能的储氢合金由于其特殊的储氢特性引起了DBFC研究者们的极大关注,他们将储氢合金用作DBFC阳极催化剂.研究表明,储氢合金除了具有与贵金属催化剂相类似的催化能力外,还能将DBFC工作过程中发生的水解副反应释放出来的氢吸附(或存储),并在一定条件下再将氢以电能的形式释放出来,从而提高了燃料的利用率.此外,储氢合金作为DBFC阳极催化剂,不仅降低了原材料成本,还抑制了水解副反应,从而提高了燃料的利用率,同时该合金在稳定性方面也有一定的优势.为进一步发挥储氢合金的催化性能,研究者们对储氢合金进行表面修饰、晶体结构改变、成分优化等多角度研究.理论和实验研究证明,储氢合金是一种具有应用潜力的DBFC非贵金属催化剂.本文在简要说明DBFC工作原理、介绍储氢合金吸放氢机理以及储氢合金作为DBFC阳极催化剂反应机制的基础上,综述了近年来储氢合金作为DBFC阳极催化剂的研究进展,特别对比了近年来研究比较多的AB5型和AB2型储氢合金作为DBFC阳极催化剂的性能.最后指出了储氢合金作为DBFC阳极催化剂存在的问题和未来发展趋势.