PEMFC用Pt纳米线阴极催化剂的制备及在电堆中的应用-化工学报.PDF

第 65 卷 第 10 期 化 工 学 报 Vol.65 No.10 October 2014 2014 年 10 月 CIESC Journal ·3891 · PEMFC 用Pt 纳米线阴极催化剂的制备及在电堆中的应用 1,2 2 1,2,3 2 2 2 2 常丰瑞 ，黄俭标 ，马建新 ，杨代军 ，李冰 ，严泽宇 ，顾荣鑫 1 2 ( 华东理工大学资源与环境学院，上海 200237 ； 同济大学新能源汽车工程中心，上海201804 ； 3 上海舜华新能源系统有限公司，上海 201805) 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（C ） v 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。 关键词：燃料电池；碳载铂纳米线；催化剂；电化学 DOI ：10.3969/j.issn.0438-1157.2014.10.020 中图分类号：TM 911.48 文献标志码：A 文章编号：0438—1157 （2014 ）10—3891—08 Preparation of Pt nanowires as cathode catalyst for PEMFC and its application in stack 1,2 2 1,2,3 2 2 2