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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 催化 » 催化動態(tài) » 電催化劑的研究－制備與表征
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tysoe鐵桿木蟲 (著名寫手)
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電催化劑的研究－制備與表征
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現(xiàn)在由于石油的價格突飛猛進，以氫能和甲醇為燃料的直接甲醇電池就成為了大家關注的焦點。特別是各國的政府為了戰(zhàn)略的需要往往都投入巨資進行相應的研發(fā)。我們國家現(xiàn)在主要大的課題還是燃料電池汽車和可用于某些特殊領域的動力系統(tǒng)。特別是2008年將至，綠色奧運就更加注重環(huán)保和技術的更新?lián)Q代，因此國內現(xiàn)在準備在2008年時北京首先運營氫能燃料電池客車。這方面的工作以清華大學和大連化物所牽頭來作，特別是將新源動力分出化物所之后，這方面的工作就更加的突出了。 以上是燃料電池的研究意義和背景。而作為電池的很重要的一部分的電催化劑就發(fā)揮十分重要的作用了。目前主要的關于電催化劑制備的書籍還不是很多，但是方法可謂千差萬別。目前主要的技術瓶頸在于催化劑的壽命不長，不能夠為電池提供主要的技術保障，所以如何制備具有高活性而且具有較長壽命的催化劑已經成為這個領域的焦點。 表征方面有原位表征，模型催化劑研究以及在MEA中的研究等等，所有的這些研究一個方面從理論上知道其反應途徑和機理，另一方面提高催化劑的利用率，尤其是貴金屬催化劑的利用率。所以催化劑的制備從以下幾個方面入手。。。。 未完，待續(xù) [ Last edited by daiqiguang on 2007-5-9 at 18:02 ] |
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tysoe
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10樓2007-03-31 01:33:54
tysoe
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continued
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電化學催化作用的概念由前蘇聯(lián)Kobosev等提出后，經Bockris、Grubb等大力倡導，而今在燃料電池領域已廣泛使用。電催化作用是指在電場作用下，存在于電極表面或溶液相中的修飾物(電活性或非電活性物種)能促進或抑制在電極表面上發(fā)生的電子轉移反應，而修飾物本身并不發(fā)生化學變化的一種催化作用。電催化作用包括初級效應與次級效應，前者來自電極表面與反應物、產物、中間體之間的相互作用，后者包括電極的雙電層結構對電極反應速率的影響。雙電層內的電場強度對參加電化學反應的分子或離子具有顯著的活化作用，可以改變反應所需的活化能(二者相比，前者的影響遠大于后者)。與多相催化不同，電極反應的驅動力不僅受濃度、溫度、壓力等因素的影響，而且與電荷轉移而引起的電場強度有關。電催化與多相催化的相同之處在于反應物或中間產物在界面區(qū)的吸附及其在反應過程中的作用。近年來，“電子因素”和“幾何因素”通常用來討論反應物在電催化劑表面上的吸附及其相互作用。 多孔氣體擴散電極(GDE)的應用極大地增加了電極電化學反應的表觀幾何面積，提高了電極的交換電流密度 與反應速率。然而，在多孔GDE中，氣、液、固三相共存，粒徑尺度范圍較寬，在燃料電池研究中，不僅要考慮電催化劑本身的催化活性、穩(wěn)定性、電子電導率、催化劑活性粒子與載體的相互作用等，而且要考慮電化學反應的界面現(xiàn)象、各種極化效應，在微時空尺度內電子、質子、反應物、產物、中間體的傳輸、遷移過程，水、熱的分配管理等。這不僅導致電極過程比多相催化反應過程更為復雜，而且使許多在多相催化研究中行之有效的方法在一定程度上受到了限制。 電催化劑直接影響燃料電池的性能、穩(wěn)定性、使用壽命與商業(yè)化成本，是燃料電池研制的關鍵材料之一。目前，高溫燃料電池(MCFC、SOFC)電催化劑的研究比較成熟。MCFC陽極電催化劑主要為Ni或在Ni中摻雜其它元素如Cr、Al及Cu等，陰極電催化劑主要是NiO或NiO中摻雜少量鈷、銀、鍺和氧化鑭等。高溫SOFC陽極電催化劑多半使用Ni/YSZ，陰極電催化劑使用Sr摻雜的LaMnO3等。近年來開發(fā)的中溫SOFC通常采用Sr、Fe摻雜的LaCoO3、SrCoFeO3-x和Sr摻雜的SmCoO3等混合導電材料。PEMFC尤其是DMFC由于工作溫度低，陽極燃料電催化氧化反應動力學速率慢，電極過程比較復雜，相關的研究報道很多，簡要介紹如下。 |
2樓2007-03-30 01:32:54
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3樓2007-03-30 01:33:47
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4樓2007-03-30 01:36:36
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