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催化剂载体的前瞻方向
时间:2018-1-26,点击:0

   近年来,低温燃料电池以其独特的优势得到研究者的重视,并对电催化剂载体制备表征技术与新材料探索方面进行了深入研究,但是仍有很多研究领域值得深入探索,如下:

  (1)催化剂载体制备以及结构电催化性能的关系研究。今后可能利用或开拓先进的制备技术以在纳米级层次控制金属颗粒的尺寸及结构。

  (2)功能有序化催化剂载体材料的设计。目前碳纳米材料与电极制备脱离,大都是将合成的碳纳米材料涂覆在电极上。如果把碳纳米材料和电极制备结合起来,即直接在电极上合成碳纳米材料,得到纳米有序化电极,则可以大大加速电子传输、反应物产物传质,从而大幅提高燃料电池输出功率。研究人员分别作了一些先驱的尝试,结合燃料电池本身设计催化剂载体材料方面的工作仍有很大研究空间。

  (3)催化剂活性相选择与组合化学的应用。甲醇为燃料,省去了储氢罐重整器等附属设备,简化了燃料电池结构,但甲醇仍属于有毒化合物,所以其他低毒醇类如乙醇、异丙醇为燃料的研究方兴未艾。但是,对于其他短链醇,Pt—Ru未必是最佳催化剂载体活性相,催化剂的设计应考虑活化C—C及类CO中间物消除等多重功能。研究人员通过采用Pt—Sn/C为阳极催化剂的直接乙醇燃料电池功率密度高于Pt—Ru/C阳极催化剂的两倍。有的研究人员则利用组合化学的方法研究了645个含有不同组分的Pt—Ru—Os—Ir的催化剂样品,优化出Pt44Ru42Os10Ir5为最佳元素比。采用组合化学方法优选针对特定燃料极催化的研究方向之一。

  (4)理论计算与模型研究。当前,计算与模型工具的数量与能力的飞速发展为更加精深的基于分子水平理论研究提供了条件,利用这些工具研究担载型催化剂载体纳米颗粒可以为实验工作提供理论依据。

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