质子交换膜燃料电池碳载PtNi合金催化剂的制备及性能研究

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1、分类号：学校代号：10150UDC：密级：学号：全日制专业硕士学位论文质子交换膜燃料电池碳载PtNi合金催化剂的制备及性能研究PreparationandpropertiesofcarbonsupportedPtNialloycatalystforprotonexchangemembranefuelcell学生姓名：谢晓荷校内导师及职称：朱少敏教授企业导师及职称：邢兆杰高工工程领域：环境工程研究方向：燃料电池论文类型：应用研究申请学位：工程硕士论文答辩日期：2017年6月16日学位授予单位：大连交通大学大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解大连交

2、通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的、产权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用，文工作成果时署名单位仍然为大连交通大学Ｖ。学校有权保留并向Ｉ家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查ＩＳ和借阅。本人授权大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编＇学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国二专硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩＊５７或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）

3、学泣论文作者签名：导师签名：．冬七私＃Ｓ期：年６月＞〇日日期：年＆月曰摘要质子交换膜燃料电池（PEMFCs），被认为是今后电动汽车最合适的动力源，吸引着世界各地政府、高校、企业的高度重视。然而，阻碍燃料电池商业化的障碍依旧存在，还是成本和耐久性的问题，而这两个问题都集中在催化剂上。所以，继续寻找新型低铂载量高耐久性催化剂依旧任重道远。本文主要研究的内容是Pt-Ni/C催化剂的制备、扩大化生产以及其在单电池上的应用。首先，通过CV、LSV等电化学性能表征和TEM、XRD、ICP等物理形貌结构组分含量表征，研究不同制备条件对组成结构及电化学性能的影响。研究表

4、明，当反应温度为130℃，Pt、Ni原子比1:1，Ni金属前驱体为硝酸镍时制备出了分散性均匀、合金颗粒尺寸较小且尺寸分布较窄并且拥有最好的电化学性能的Pt-Ni/C催化剂。然后通过加速耐久性测试(ADT)对比了自制Pt-Ni/C和商业Pt/C(JM)催化剂在半电池中的耐久性。结果表明自制Pt-Ni/C催化剂耐久性高于商业Pt/C(JM)催化剂。最后，对自制Pt-Ni/C催化剂进行了单电池测试，考察了不同操作条件对单电池性能的影响。通过对不同极化曲线数据的分析，确定MEA测试条件为：操作温度80℃，进气压力1.2bar、氢空计量比1.7:3、进气湿度双侧RH=80%时，

5、电池性能最好，单位电密时电压达到0.641V，极限功率密度达到894mWcm-2。综上所述，自制PtNi/C催化剂不仅在半电池测试中显示出了优异的电催化活性和耐久性，而且在单电池测试中性能表现的同样出色。这有效地提高了Pt金属的利用效率，降低了成本。对于推动燃料电池商业化的进程，有着重要意义。关键词：质子交换膜燃料电池；Pt-Ni/C催化剂；单电池测试；极化曲线IAbstractProtonexchangemembranefuelcell(PEMFCs),isconsideredtobethemostappropriateinthefutureelectricvehi

6、clepowersource,attractedthegovernment,universitiesaroundtheworld,isagreatimportancetotheenterprise.However,hinderthecommercializationoffuelcellbarriersstillexist,suchascostanddurabilityproblems,thetwoproblemsareconcentratedonthecatalyst.So,continuetolookfornewlowplatinumloadingandhighdu

7、rabilityofthecatalystisstilldifficult.ThemainresearchcontentofthispaperisthepreparationofPt-Ni/Ccatalyst,theexpansionofproductionanditsapplicationinasinglecell.Firstofall,throughtheCV,LSVtecnologytoexplorecharacterizationofelectrochemicalperformanceandTEM,XRD,ICPandotherphysica