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国家自然科学基金(21276199)

作品数:11 被引量:36H指数:4
相关作者:林瑞马建新赵天天范仁杰杨美妮更多>>
相关机构:同济大学更多>>
发文基金:国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金上海市教育委员会重点学科基金更多>>
相关领域:理学电气工程化学工程一般工业技术更多>>

文献类型

  • 11篇中文期刊文章

领域

  • 7篇理学
  • 5篇电气工程
  • 1篇化学工程
  • 1篇金属学及工艺
  • 1篇一般工业技术

主题

  • 10篇电池
  • 9篇燃料电池
  • 7篇催化
  • 7篇催化剂
  • 6篇氧还原
  • 6篇氧还原反应
  • 5篇质子
  • 5篇质子交换
  • 5篇质子交换膜
  • 5篇质子交换膜燃...
  • 5篇质子交换膜燃...
  • 3篇燃料电池催化...
  • 3篇吡咯
  • 3篇聚吡咯
  • 2篇电化学
  • 2篇气体扩散层
  • 2篇耐久
  • 2篇耐久性
  • 2篇壳结构
  • 2篇扩散层

机构

  • 10篇同济大学

作者

  • 10篇林瑞
  • 6篇赵天天
  • 6篇马建新
  • 5篇范仁杰
  • 4篇张路
  • 4篇杨美妮
  • 3篇黄真
  • 2篇曹春晖
  • 2篇曾浩
  • 1篇崔鑫
  • 1篇浦鸿汀
  • 1篇郑帅
  • 1篇闫海旭

传媒

  • 4篇物理化学学报
  • 3篇化工进展
  • 1篇高等学校化学...
  • 1篇燃料化学学报
  • 1篇电源技术
  • 1篇Chines...

年份

  • 1篇2016
  • 3篇2015
  • 3篇2014
  • 3篇2013
  • 1篇2012
11 条 记 录,以下是 1-10
排序方式:
用于燃料电池Co@Pt/C核壳结构催化剂的制备及表征被引量:12
2013年
采用两步化学还原法制备了Co@Pt/C电催化剂,并在还原气氛下对催化剂进行热处理.通过高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的微观结构和形貌进行表征.结果表明:形成的Co@Pt/C催化剂具有核壳结构,金属纳米颗粒均匀负载于碳上,其粒径分布范围较窄;热处理对催化剂的结构和形貌有较大影响.利用循环伏安(CV)法和线性伏安扫描(LSV)法表征催化剂的电化学活性、氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性.制备的Co@Pt/C催化剂在电解质溶液中表现出良好的电化学性能,核壳结构的形成有助于提高Pt的利用率.动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行.相比于合金催化剂,核壳结构催化剂的耐久性和稳定性有很大程度的改善.
曹春晖林瑞赵天天黄真马建新
关键词:燃料电池反应动力学
Pt含量对Co@Pt/C核壳结构催化剂性能的影响被引量:4
2013年
采用两步还原法制得Co@Pt/C核壳结构催化剂,其中Co与Pt的总质量分数为20%.通过改变金属前驱体的用量,制备了不同Co:Pt原子比的Co@Pt/C催化剂,以20%(w)Co@Pt(1:1)/C与20%(w)Co@Pt(1:3)/C表示.采用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)、循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其结构与性能,并与实验室早先制备的40%(w)Co@Pt/C催化剂进行了比较.自制20%Co@Pt(1:1)/C与20%Co@Pt(1:3)/C催化剂的金属颗粒直径约为2.2-2.3nm,在碳载体上分散均匀,粒径分布范围较窄,电化学活性比表面积(ECSA)分别为56和60m2·g-1,均超过商用催化剂20%Pt/C(E-tek)(ECSA=54m2·g-1).20%Co@Pt(1:1)/C与20%Co@Pt(1:3)/C的半波电位相较于40%Co@Pt(1:1)/C和40%Co@Pt(1:3)/C均向正向移动,表现出更好的氧还原(ORR)催化活性,并有望降低催化剂的成本,在质子交换膜燃料电池领域表现出良好的应用前景.
赵天天林瑞张路曹春晖马建新
关键词:质子交换膜燃料电池电化学性能氧还原反应
Influence of PTFE on Electrode Structure for Performance of PEMFC and 10-Cells Stack被引量:1
2012年
Water plays a critical role on the performance, stability and lifetime of proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs). The addition of poly tetrafluoroethylene(PTFE) to the gas diffusion layer, especially, the cathode side, would optimize the transportation of water, electron and gas and thus improve the performance of the fuel cell. But until now, the studies about directly applying the PTFE to the catalyst layer are rarely reported. In this paper, the membrane electrode is fabricated by using directly coating catalyst to the membrane method(CCM) and applying PTFE directly to the cathode electrode catalyst layer. The performance of the single cell is determined by polarization curves and durability tests. Electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and scanning electron microscopy(SEM) techniques are used to characterize the electrochemical properties of PEMFC. Also the performance of a 10-cells stack is detected. Combining the performance and the physical-chemistry characterization of PEMFC shows that addition of appropriate content of PTFE to the electrode enhances the performance of the fuel cell, which may be due to the improved water management. Addition of appropriate content of PTFE enhances the interaction between the membrane and the catalyst layer, and bigger pores and highly textured structure form in the MEA, which favors the oxygen mass transfer and protons transfer in the fuel cell. While superfluous addition of PTFE covers the surface of catalysts and hindered the contact of catalyst with Nafion, which leads to the reduction of electrochemical active area and the decay of the fuel cell performance. The proposed research would optimize the water management of the fuel cell and thus improve the performance of the fuel cell.
LIN RuiZHAO TiantianZHANG HaiyanCAO ChunhuiLI BingMA Jianxin
关键词:PTFE电极结构气体扩散层
聚吡咯在质子交换膜燃料电池中的应用被引量:3
2014年
聚吡咯(polypyrrole,PPy)具有长链状共轭结构及多孔的载体形貌,且显示出高电导率、良好稳定性和无毒等优点,但PPy结构疏松且热稳定性和导电性不如碳材料。本文简述了PPy修饰载体后能为催化反应提供高效的电子和质子传导网络,并能通过改善载体表面形态更好地分散Pt,提高Pt的利用率。此外,本文还概述了聚吡咯类过渡金属复合催化剂在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中表现出良好的氧还原反应(ORR)性能,且可通过优化合成条件、改变各成分的质量比、热处理或掺杂等方法提高此类非铂催化剂的性能。最后提出可利用M-PPy-C和Pt的协同效应,制备高活性和耐久性良好的Pt/M-PPy-C催化剂。
杨美妮林瑞张路范仁杰马建新
关键词:燃料电池聚吡咯导电性氧还原反应
钴-聚吡咯-碳载Pt催化剂的制备及其单电池性能研究被引量:1
2015年
采用脉冲微波辅助化学还原法制备了钴-聚吡咯-碳载Pt催化剂(Pt/Co-PPy-C),并将其作为阴极催化剂,组装单电池。考察了电池运行温度和氢气/空气计量比对单电池性能的影响,并与商业Pt/C催化剂进行了耐久性实验比较。结果表明,运行温度为70℃,氢气与空气的计量比为1.2∶2.5时单电池性能最佳。600 m A/cm2恒电流稳定运行150 h耐久性测试中,以Pt/CoPPy-C为阴极催化剂的单电池平均电压衰退率为0.119 m V/h,是商业Pt/C催化剂的26%。耐久性测试前后,单电池的阴极电荷传递阻抗为7.176和8.767Ω,均比商业Pt/C催化剂阻抗小;Pt颗粒粒径从2.46 nm增长到3.18 nm,均小于商业Pt/C催化剂的粒径。这表明,以Pt/Co-PPy-C催化剂为阴极催化剂制备的单电池性能优良,在质子交换膜燃料电池中有广泛的应用前景。
张路林瑞黄真范仁杰
关键词:聚吡咯阴极催化剂单电池耐久性氧还原反应
质子交换膜燃料电池冷启动水热分布研究进展被引量:3
2013年
质子交换膜燃料电池冷启动问题是制约其产业化的技术瓶颈之一。质子交换膜燃料电池冷启动过程成功与否与电池中水热分布紧密相关,合理的水热分布对提高电池的性能和寿命起着关键的作用。本文对国内外质子交换膜燃料电池冷启动水热传输机理进展作了概述,分别介绍了质子交换膜燃料电池冷启动时水热分布特性、影响水热分布的主要因素和有效的水热管理方法。结果表明水热分布是相互关联的,影响水热分布的因素即有外部因素也有内部因素,而且水热管理也主要从这两方面来改善燃料电池冷启动性能及水热分布。
翁元明林瑞张路范仁杰马建新
关键词:质子交换膜燃料电池冷启动
钴-聚吡咯-碳载PtNi燃料电池催化剂的制备及应用被引量:2
2015年
采用脉冲微波辅助化学还原合成新型载体钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)负载PtNi催化剂.利用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构和形貌,此外,利用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)等方法测试了催化剂的电化学活性及耐久性.PtNi/Co-PPy-C催化剂的金属颗粒直径约为1.77 nm,催化剂在载体上分布均匀且粒径分布范围较窄.XRD结果显示,PtNi/Co-PPy-C中Pt(111)峰最强,Pt主要是面心立方晶格.CV结果显示,其电化学活性面积(ECSA)为72.5 m2 g–1,明显高于商用催化剂Pt/C(JM)的56.9 m2 g–1.为进一步考查催化剂耐久性,电化学加速5000圈耐久性测试后,PtNi/Co-PPy-C颗粒发生明显集聚,ECSA衰减率和0.9 V下比质量活性衰减率分别为38.2%和63.9%.此外,采用有效面积为50 cm2的单电池用于评价自制催化剂的性能,发现在70°C且背压为50 kPa时电池的性能最好,此时自制PtNi/Co-PPy-C催化剂制备膜电极(MEA)的最大功率密度达到523 mWcm–2.可见自制催化剂的电化学性能高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.
杨美妮林瑞范仁杰赵天天曾浩
关键词:氧还原反应电化学活性电化学稳定性
新型钴-聚吡咯-碳载Pt燃料电池催化剂的制备与表征被引量:6
2014年
采用脉冲微波辅助化学还原法制备了钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)载Pt催化剂(Pt/Co-PPy-C),其中Pt的总质量占20%.利用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构,用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其电化学活性及氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性.Pt/Co-PPy-C电催化剂的金属颗粒直径约1.8 nm,略小于商用催化剂Pt/C(JM)颗粒尺寸(约2.5 nm);催化剂在载体上分散均匀,粒径分布范围较窄.Pt/Co-PPy-C的电化学活性比表面积(ECSA)(75.1 m2·g-1)高于商用催化剂的ECSA(51.3 m2·g-1).XPS测试表明,自制催化剂表面的Pt主要以零价形式存在.而XRD结果显示,自制催化剂中Pt(111)峰最强,Pt主要为面心立方晶格.Pt/Co-PPy-C具有与Pt/C(JM)相同的半波电位;在0.9 V下,Pt/Co-PPy-C的比活性(1.21 mA·cm-2)高于商用催化剂的比活性(1.04 mA·cm-2),表现出更好的ORR催化活性.动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行.CV测试1000圈后,Pt/Co-PPy-C和Pt/C(JM)的ECSA分别衰减了13.0%和24.0%,可见自制催化剂的耐久性高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.
范仁杰林瑞黄真赵天天马建新
关键词:质子交换膜燃料电池催化剂氧还原反应
酸处理石墨化碳载体对燃料电池催化剂性能的影响被引量:2
2016年
通过1700℃高温处理XC-72CB得到石墨化碳黑(GCB),并采用酸处理对GCB碳载体进行官能团修饰.透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和拉曼光谱的结果显示,酸处理后GCB的石墨化程度增加;N2吸附-脱附结果证明GCB比表面积减小,微孔数量减少;热重分析结果表明,GCB热稳定性增强;红外光谱和拉曼光谱结果显示,GCB表面引入了含氧官能团,并同时保持了GCB的有序化结构.采用循环伏安(CV)法和线性扫描伏安(LSV)法测试了不同预处理后催化剂的电化学性能,表明其电化学活性表面积(ECSA,75.25 m^2/g)和质量比活性(MA,0.093 A/mg)均高于商业Pt/C(JM)催化剂.TEM结果表明,使用经过浓硫酸和浓硝酸混合酸处理的GCB(简称OGCB)作为载体得到的Pt/OGCB平均粒径为2.28 nm,略小于商业Pt/C(JM)催化剂(约2.5 nm);经5000周电化学循环伏安测试后,Pt/OGCB的电化学活性表面积衰减17.3%,质量比活性衰减29.5%,而Pt/C(JM)的ECSA衰减达到25.1%,MA衰减达到42.5%.
闫海旭杨美妮曾浩浦鸿汀林瑞
关键词:质子交换膜燃料电池酸处理耐久性
过渡金属合金催化剂催化作用机理研究进展被引量:6
2014年
氧还原反应电催化剂对提高质子交换膜燃料电池的电压效率和电池输出功率具有重要意义。采用非贵过渡金属合金催化剂可大大降低Pt用量,降低成本,实现燃料电池商业化。本文简要介绍了燃料电池阴极氧还原反应机理的研究进展,阐述了合金催化剂的几何效应、电子效应、雷尼效应和锚定效应的作用机理。总结了影响合金催化剂活性的因素,主要分析了合金成分和结构对合金活性和耐久性的影响,为设计制备高活性和稳定性的催化剂提供理论依据。虽然对合金的结构特性和制备因素的研究取得了一定的进展,但如何进一步提高合金度、降低Pt的用量、设计和制备出高活性、高稳定性和长寿命的催化剂仍是将来合金催化剂研究的关键。
崔鑫林瑞赵天天杨美妮马建新
关键词:燃料电池氧还原反应合金
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