三维石墨烯铂催化剂用于燃料电池研究获进展

时间:2018-05-10 11:14来源:中科院 作者:综合报道
点击:

  近期,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所应用等离子体研究室王奇课题组在甲醇氧化反应方面取得进展,相关内容发表在《应用表面科学》(Applied Surface Science)上。
 
  直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)的工作原理是在氧化还原反应过程中,阳极的甲醇在催化剂的作用下失去电子,通过外电路到阴极,同时氢离子(酸性电解液)通过电解质膜从阳极转移到阴极,然后阴极的氧气被催化还原得到电子从而形成电流回路,提供电能。其中催化剂对阳极的甲醇氧化反应至关重要,近年来相关研究越来越深入,主要从提高贵金属催化剂的利用率、修饰载体和制备合金催化剂以提高抗中毒能力等方面入手。铂(Pt)作为性能优异的贵金属催化剂一直受到研究者们的关注,其中负载铂纳米颗粒的载体往往对最终的催化性能有较大的影响。氧化石墨烯常常被用于贵金属的载体,然而直接用氧化石墨烯做载体,电化学性能测试并不能达到理想效果。
 
  研究人员将氧化石墨烯(GO)与碳纳米管(CNTs)自组装后形成一种三维结构,然后负载铂,并通过氢等离子放电可以得到具有较大比表面积的铂基三维石墨烯-碳纳米管催化剂(Pt/GNTs),具有优异的甲醇氧化催化性能。该技术路线综合GO与CNTs各自的优点通过自组装的方式形成三维复合结构,增大了比表面积,更有利于铂纳米颗粒的分布(图1)。随后,科研人员在实验中制备了一系列不同GO与CNTs质量比(GO: CNTs=0:1, 1:6, 1:4, 1:2, 1:1, 2:1, 4:1, 6:1和1:0)的催化剂,结果发现GO: CNTs=1:2时对甲醇的催化性能最好,电流密度高达691.1 mA/mg,这个数值较商用铂碳催化剂性能提升了87.7%,并优于大部分已报道的其他催化剂,经过3600s的CA测试之后仍然保持较高的电流密度(图2)。该结果与载体的结构性能有很大关系,详细分析见原文。该研究对制备高效的甲醇氧化反应催化剂有重要意义,对三维石墨烯载体的制备也提供了一种崭新的思路。
 
  该研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金、中科院青促会人才专项、合肥研究院院长基金的支持。
 
 
图1 (a-b) Pt/CNTs的TEM图; (c-e) Pt/GNTs的TEM图; (f) Pt/rGO的TEM图
 
图2 Pt/GNTs和商用Pt/C的(a)i-t 曲线和(b) CV曲线
(责任编辑:admin)
免责声明:本文仅代表作者个人观点,与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源:XXX(非中国电池联盟)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。
QQ:503204601
邮箱:cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜欢
  • 新型纳米线催化剂有望使燃料电池大幅降价

      记者从中国科学技术大学获悉,该校合肥微尺度物质科学国家研究中心曾杰教授课题组与湖南大学黄宏文教授合作,研制出一种兼具优异的催化活性和稳定性的质子交换膜燃料电池阴极催化剂。
    2018-12-06 09:03
  • 中国科大研制出新型质子交换膜燃料电池阴极催化剂

    近日研制出一种兼具优异的催化活性和稳定性的质子交换膜燃料电池阴极催化剂,可减少贵金属铂的用量,有望大幅降低未来电动汽车最理想电池的价格。
    2018-12-05 09:03
  • 新研究发现改进石墨烯材料性能的途径

      一项新研究发现,石墨烯的纯度问题可能是限制这种新材料广泛应用的一个障碍。减少石墨烯中的硅污染有望提升其性能表现,充分发挥石墨烯在工业界的应用潜能。
    2018-11-30 08:48
  • “截停”锂枝晶 单层石墨烯电极可避免锂电池短路

    记者15日获悉,军事科学院、北京大学等单位联合研究团队合成了一种完美的单层石墨烯电极,并揭示锂原子以其为基底材料进行电沉积的行为,填补了金属锂在碳原子晶格上异相成核的基础研究空白,为破解锂电池产业化遭遇的锂枝晶等难题提供理论基础。
    2018-07-16 11:59
  • 俄科学家制出可制造超级电容器和电池的电极的石墨烯纳米粒子

    莫斯科罗蒙诺索夫国立大学化学家近期合成出了一种外形酷似水母的特殊类型石墨烯纳米粒子,并对其进行了改性处理。这些粒子的结构使其可被用于催化过程及制造导电聚合物。相关研究成果已发表在《应用表面科学》(Applied Surface Science)杂志上。
    2018-06-15 11:21
  • 氢燃料电池催化剂实现量产,价格降低一半

    从清华大学核能与新能源技术研究院新型能源及材料化学研究室获悉,燃料电池关键材料催化剂产业化生产难题,已被清华大学氢燃料电池实验室与武汉一家科技公司的联合研发团队攻克。
    2018-05-28 16:38
  • 合肥工业大学等研发石墨烯薄膜柔性全固态超级电容器

    合肥工业大学科研团队制备出一种高强度、自支撑、超薄透明的石墨烯薄膜,并将其组装为全固态柔性超级电容器,为下一代柔性电子器件的研发开辟了新路径。
    2018-04-16 15:06
  • 锂金属电池的致命缺陷有救了!新材料可延长其寿命

    锂金属电池的储电量相当于锂离子电池的10倍,但是因为一个致命缺陷一直未被商业化:在锂金属电池充放电时,锂会不均匀地聚集在电极上。
    2018-04-04 10:52
  • 生物燃料电池利用汗水供电

    该型电池由一排圆点组成,每个圆点之间由弹簧形状的结构相互连接。一半的圆点组成电池的阳极,另外一半则组成阴极。
    2018-04-01 15:20
  • 瑞士研发出全球首个基于甲酸的燃料电池

    瑞士研究人员近日研发出世界上首个基于甲酸的燃料电池,与传统的氢燃料电池需要使用氢气相比,它所需的甲酸更易储存和运输。
    2018-03-25 18:18
专题
相关新闻
  • 新型纳米线催化剂有望使燃料电池大幅降价

      记者从中国科学技术大学获悉,该校合肥微尺度物质科学国家研究中心曾杰教授课题组与湖南大学黄宏文教授合作,研制出一种兼具优异的催化活性和稳定性的质子交换膜燃料电池阴极催化剂。
    2018-12-06 09:03
  • 中国科大研制出新型质子交换膜燃料电池阴极催化剂

    近日研制出一种兼具优异的催化活性和稳定性的质子交换膜燃料电池阴极催化剂,可减少贵金属铂的用量,有望大幅降低未来电动汽车最理想电池的价格。
    2018-12-05 09:03
  • 新研究发现改进石墨烯材料性能的途径

      一项新研究发现,石墨烯的纯度问题可能是限制这种新材料广泛应用的一个障碍。减少石墨烯中的硅污染有望提升其性能表现,充分发挥石墨烯在工业界的应用潜能。
    2018-11-30 08:48
  • “截停”锂枝晶 单层石墨烯电极可避免锂电池短路

    记者15日获悉,军事科学院、北京大学等单位联合研究团队合成了一种完美的单层石墨烯电极,并揭示锂原子以其为基底材料进行电沉积的行为,填补了金属锂在碳原子晶格上异相成核的基础研究空白,为破解锂电池产业化遭遇的锂枝晶等难题提供理论基础。
    2018-07-16 11:59
  • 俄科学家制出可制造超级电容器和电池的电极的石墨烯纳米粒子

    莫斯科罗蒙诺索夫国立大学化学家近期合成出了一种外形酷似水母的特殊类型石墨烯纳米粒子,并对其进行了改性处理。这些粒子的结构使其可被用于催化过程及制造导电聚合物。相关研究成果已发表在《应用表面科学》(Applied Surface Science)杂志上。
    2018-06-15 11:21
  • 氢燃料电池催化剂实现量产,价格降低一半

    从清华大学核能与新能源技术研究院新型能源及材料化学研究室获悉,燃料电池关键材料催化剂产业化生产难题,已被清华大学氢燃料电池实验室与武汉一家科技公司的联合研发团队攻克。
    2018-05-28 16:38
  • 合肥工业大学等研发石墨烯薄膜柔性全固态超级电容器

    合肥工业大学科研团队制备出一种高强度、自支撑、超薄透明的石墨烯薄膜,并将其组装为全固态柔性超级电容器,为下一代柔性电子器件的研发开辟了新路径。
    2018-04-16 15:06
  • 锂金属电池的致命缺陷有救了!新材料可延长其寿命

    锂金属电池的储电量相当于锂离子电池的10倍,但是因为一个致命缺陷一直未被商业化:在锂金属电池充放电时,锂会不均匀地聚集在电极上。
    2018-04-04 10:52
本月热点
欢迎投稿
联系人:王女士
Email:cbcu#cbcu.com.cn
发送邮件时用@替换#
电话:010-56284224
在线投稿
微信公众号