钛片基材纳米铂电极的电氧化性能

2016-07-07
研发部

                   不同电位下纳米铂和多晶铂电极上的恒电位阶跃曲线

  甲酸溶液有可能作为阳极电活性物质而应用于燃料电池中,它的水溶液性质温和,不会有爆炸危险,较之使用氢气更为方便和安全。此外,尽管在燃料电池中甲酸的能量比氢气和甲醇要低一些,但与甲醇相比,甲酸即使在纯铂表面上也能分解为小的碎片,如质子、电子和二氧化碳等,分解效率较高。

        目前,用于甲酸氧化的电催化材料主要有3类:一是金属铂,包括多晶铂、铂黑以及纳米颗粒铂等,而具有纳米结构的Pt电催化剂对甲酸具有高的催化活性以及较强的耐CO毒化的性能;二是纯钯黑,这类电催化剂在直接的甲酸燃料电池中显示出极高的能量密度;第三类是铂和其他金属形成的双金属电催化剂,包括碳载PtMo/C、PtRu/C等。虽然这类碳载型电催化剂具有很大的比表面积,但它们并不稳定,在使用时会逐渐失去电催化活性。此外,甲酸电化学氧化时的非线性现象也受到了注意,而且少量阴离子存在会使这种现象发生剧烈变化。因此,制备甲酸氧化的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的研究具有较重要的理论和实际意义。

       以钛片为基体材料制成的纳米多孔网状铂电催化剂具有极大的电活性表面积,而且基体材料钛具有高度的稳定性。这种新型的电催化剂在硫酸溶液中能以极高的电流密度将甲醇电化学氧化降解,有可能作为阳极材料而在燃料电池中得到应用。

       湖南科技大学化学化工学院易清风等人在钛片基体表面上,通过电解沉积和水热法制备了具有纳米多孔网状结构的铂催化剂。与多晶铂(Pt)比较,这种新型的钛基纳米多孔网状铂(nanoPt)电极表现出对甲酸较强的催化氧化活性。甲酸在nanoPt上的氧化电流稳定,电流密度几乎是在Pt上的100倍,而且nanoPt可以反复使用,不会引起催化剂颗粒的脱落。在nanoPt上观察到甲酸氧化时出现非线性的电化学振荡现象,其电流密度区间要比在多晶铂上的更为宽广。通过对其制备过程和电化学性能作进一步的研究,有望将其应用于实际的燃料电池中。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司