甲醇燃料动力电池阴极催化种类与优缺点

2020-06-29      1825 次浏览

近年来清洁能源成为了电力设备的发展重点,尤其在电池领域,设计者们关于高效环保电池技术的追求从不止步。随着技术的进步,甲醇燃料动力电池技术成功脱颖而出得到了人们的关注。本文将对这种新型清洁高效能源电池的阴极催化剂类型进行介绍,帮助大家进一步了解此类电池技术。


pt/C催化剂


20世纪70年代,pt/C催化剂成为重要DMFC中的重要阴极催化剂。优点是催化性能大大优于pt黑催化剂,而缺点也非常明显,容易使阴极出现混合电位、毒化pt催化剂从而降低催化活性。


pt基复合催化剂


过渡金属与pt构成的合金催化剂,其对氧还原的电催化活性明显高于pt催化剂。已发现种类:pt-Co、pt-Fe、pt-Cr、pt-Ni、pt-Ti、pt-Mn、pt-Cu、pt-V、pt-Cr-Co、pt-Fe-Cr、pt-Fe-Mn、pt-Fe-Co、pt-Fe-Ni、pt-Fe-Cu、pt-Cr-Cu、pt-Co-Ga…


pt与过渡金属氧化物的复合催化剂:pt-WO3、pt-TiO2、pt-Cu-MO2、pt-Cu-MOx…


优点:电催化活性较高、较好的耐甲醇能力。


缺点:新增催化剂对甲醇氧化的惰性性质。


过渡金属大环化合物催化剂


过渡金属大环化合物(卟啉、酞菁)由于具有很高的共轭结构和化学稳定性,同时对分子氧表现出良好的电催化活性,从而被广泛应用于燃料动力电池氧还原催化剂的研究。


优点:很好的耐甲醇性。


缺点:制备困难、价格昂贵、稳定性差。


Chevrel相催化剂


此类催化剂也称为过渡金属原子簇化合物,是在20世纪80年代中期发现的。分类:二元化合物(Mo6X8,X=S、Se、Te)三元化合物(MxMo6X8)


假二元物(Mo6-xMxX8)


优点:对氧还原有良好的点催化活性。


缺点:制备困难。


过渡金属硫化物催化剂


种类:MoxRuySz、RhxRuySz、RexRuySz。


该类催化剂对氧化还原的电催化活性最好,其中碳载MRu5S5(M=Rh、Re)对氧还原的电催化活性最好,且对甲醇氧化没有电催化活性。目前,该类催化剂对氧还原的电催化活性不是很高,氧在该类催化剂上的还原机理尚不清楚。


过渡金属羰基化合物催化剂


Wx(CO)n、MoxRuySez-(CO)n


优点:在酸性溶液中对氧还原有较好的点催化活性。


但是,对这类催化剂的耐甲醇性研究尚未进行。


其他类型催化剂


MnO2、CrO2、烧绿石、钙钛矿、尖晶石、Cu1.4Mn1.6O4、LaMnO3、La1-xSrxFeO3等。


优点:成本低、耐氧化、对氧还原的电催化活性较高。


缺点:在酸性条件下不稳定。


杂多酸复合催化剂


热稳定性较高、对氧还原的电催化活性比pt/C高,抗甲醇能力较好。


本文对甲醇燃料动力电池阴极催化剂类型进行了介绍,涵盖了目前市面上常见的阴极催化剂类型,并对每种类型都进行了简述与优缺点的比较,关于甲醇燃料动力电池的制造和原料选择是非常有帮助的一篇文章,希望大家在阅读过本文之后能够有所收获。


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