项目简报-直接醇类燃料电池研究组-大连化物所.pdfVIP

国家重点基础研究发展计划 （973计划）2012CB215500 基于贵金属替代的新型动力燃料电池关键技术和理论基础研究 项 目 简 报 项目办公室主办 2012 年第2 期总第2 期 目 录 课题 1：贵金属完全替代电催化剂的结构设计与催化活性及耐久性研究2 课题2：贵金属部分替代纳米电催化剂的创制与催化活性及抗毒机理研究3 课题3：新型固态电解质膜的分子设计与离子传输机制研究5 课题4：有序化膜电极微-纳结构构建与界面极化损失研究6 课题5：基于新型电解质膜高能效电堆结构与一致性研究8 课题6：10 千瓦级新型燃料电池动力系统集成技术研究9 附录：2012 年第一季度发表相关文章 10 地址：大连市中山路457号能源楼1号楼507房间 邮编：116023 电话： 0411 0411 传真：0411 网站： Email: fc973@ 第1 页/共11 页 国家重点基础研究发展计划 （973计划）2012CB215500 课题1：贵金属完全替代电催化剂的结构设计与催化活性及耐久性研究 （2012CB215501 ） 针对贵金属完全替代电催化剂的结构设计和催化剂制备，重点进行了以下工作：（i ） 采用密度泛函理论（DFT ）研究了MnO2 （2-2-1）和（211 ）晶面的氧还原催化活性，计 算发现，在外加电场下，MnO2 （2-2-1）晶面比（211 ）晶面具有更高的HOMO 能级和 导电性，更有利于氧气的第一步电子转移；此外，MnO2 （2-2-1）对OH 的吸附能也低 于（211 ）晶面，使得OH 脱附困难，阻碍后续ORR 反应，降低反应速率。（图1）（ii ） 采用双温区法，以二茂铁、三聚氰胺和尿素为固体氮源和碳源，制备了具有竹节状的氮 掺杂碳纳米管。该方法有效避免进气管道和设备接口的腐蚀，同时载气流速比较低，前 驱物可以在高温区充分反应，提高氮掺杂碳纳米管的产量。所制备的氮掺杂碳纳米管在 碱性环境中具有优异的氧还原催化活性和稳定性（图2 ），可作为催化剂或载体等应用于 燃料电池。（重庆大学） 用保护剂方法制备了Fe /CNT ， Fe 的纳米粒径在1～2nm 之间，在CNT 表面呈现 高分散状态。在酸性体系下对氧还原反应具有较好的活性和稳定性。（清华大学） 图1. MnO2 （2-2-1）和（211 ）晶面的侧 图 2.不同氮源制备的氮掺杂碳纳米管在氮气 视图及MnO2 （2-2-1）和（211 ）晶面的 和氧气饱和 0.1MKOH 中循环伏安曲线，内 HOMO 能级图 插图为氮掺杂碳纳米管的 T E M 图 图 3 . Fe / C N T 的 S T E M ( a ) 和在 0 . 5 M H 2 S O 4 溶液中的 O R R 曲线( b ) 第2 页/共11 页 国家重点基础研究发展计划 （973计划）2012CB215500 课题2：贵金属部分替代纳米电催化剂的创制与催化活性及抗毒机理研究 （2012CB215502 ） 针对贵金属部分替代纳米电催化剂活性的提高以及抗毒机理的研究，课题2 进行了以下 研究：（i ）制备了具有球形分枝结构的Pt 纳米材料，平均粒径为36.9±7.7 nm，Pt 分枝的直 径为2-4 nm，长度为4-6 nm。与商业Pt 黑相比，球形分枝状的Pt 纳米材料具有更高的电化 学活性比表面积，并且在甲醇氧化反应和氧还原反应中均表现出显著提高的电催化活性。（图 4 ）（ii ）制备了PtFe/C 催