[00144861]质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种能量利用效率高、环境友好、便携可移动的发电技术,是理想的车载动力电源。目前,以PEMFC为动力电源的客车、轿车、中巴车、游览车等已经实现了示范运行。但燃料电池车的大规模生产仍受PEMFC中关键材料稀缺的限制。其中,稀有贵金属催化剂Pt的价格昂贵、储量稀少是重要原因之一。为了解决这一问题,开发可替代传统贵金属催化剂的非贵金属催化剂材料,已经迫在眉睫,并成为各国研究者的研究新热点。本项目拟开发具有高活性、高稳定性的PEMFC非贵金属催化剂,已达到在满足PEMFC输出功率要求的基础上,大大降低PEMFC成本的目的。 本研究通过电沉积方法,合成了镀锌层催化剂,为了达到较高的生产效率,采用了可大电流快速施镀的硫酸盐体系进行镀锌。研究了工艺条件中电流密度对镀锌层性能的影响,系统分析了电流密度对镀层性能的影响,着重分析了电流密度过高时浓差极化对镀层性能的影响,并且通过提高搅拌强度抑制浓差极化影响。此外,还研究了温度、镀液组成对镀层性能的影响。提高了镀锌层质量,获得了质量合格的镀锌层。采用金属电沉积的方法,合成了镍基非贵金属催化剂,对镀液配方组成及工艺条件进行了优化,获得了稳定性良好的镀液,及平整光亮的金属催化剂沉积层,采用磷元素对镍基催化剂进行改性,提高了催化性能。非贵金属催化剂可减少燃料电池对Pt的依赖和消耗,具有良好的应用前景。