多孔导电陶瓷负载纳米金属催化剂作为H2O2基燃料电池阴极研究

采用H2O2为氧化剂的燃料电池，具有高效、洁净、简单、可靠等突出优点。但由于其阴极结构和催化性能上的缺陷导致电池实际能量密度远远低于理论值。本研究将首先制备具有三维立体网状结构的导电陶瓷作为基体，在基体上沉积贵金属纳米颗粒构成复合催化剂，制备液相传质性能和催化性能均较佳的电极。通过对电极的结构、贵金属纳米催化剂活性组分、H2O2浓度、温度等对电极性能影响的研究，了解影响电极性能的主要因素及其机理。确定电极的组成、结构、制备方法及制备条件。为进一步提高H2O2基燃料电池性能打下坚实基础。

采用H2O2为氧化剂的燃料电池，具有高效、洁净、简单、可靠等突出优点。但由于其阴极结构和催化性能上的缺陷导致电池实际能量密度远远低于理论值。研制具有高活性，高选择性的H2O2直接电还原催化剂具有极其重要的意义。本研究采用有机浸渍法制备了多孔陶瓷，并通过负载导电聚合物对其进行改性。结果表明，煅烧温度为1450℃时，SiC基多孔陶瓷硬度及抗蚀性最佳；掺杂对甲基苯磺酸制备的聚苯胺基多孔陶瓷的导电率最高。分别采用Vulcan XC-72碳粉、氧化物纳米粉、导电陶瓷粉为担载体，利用化学还原法与贵金属活性组分制备复合催化剂，研究其对H2O2电还原反应的催化性能。结果表明，碳载Pd-Ru催化剂的起始还原电势高于碳载Pd催化剂，Ru原子的加入提升了催化剂的催化活性；Cu2O对H2O2有很好的催化性能，当电压为 -0.4V时，电流密度可达30mA cm-2 ；ATO载Pd催化剂的活性高于碳载Pd，这是由于ATO本身对H2O2电还原具有较好的催化活性。利用杂多酸对Pd/C催化剂进行改性，结果表明，杂多酸对Pd/C催化剂的催化活性有很好的提升作用。本课题探索了以陶瓷材料作为担载体的电极的制备，并对催化活性进行了提升，为进一步提高H2O2基燃料电池性能打下坚实基础。