抑制质子交换膜燃料电池负差效应的MnO<,2>-Pt/C复合电极
质子交换膜燃料电池正极产生的水如不能及时排除,大量的积水将淹没催化层,使得氧气不能进入催化层得到电子还原为氢氧根,取而代之的是氢离子得到电子被还原为氢气,使正极电位低于负极电位(无论负极是氢还是甲醇的氧化),从而使单电池的输出电压为负,对整个电池组产生”负差效应”.针对这种情况,本文在传统正极催化剂Pt/C中添加了MnO<,2>制成MnO<,2>-Pt/C复合电极,希望在缺氧的时候与氧还原反应(ORR)有着相近电位的MnO<,2>能顶替氧气吸收来自外电路的电子,完成正极上的还原反应,消除负差效应.通过用N<,2>和O<,2>分别饱和的1M H<,2>SO<,4>来模拟缺氧和富氧情况下的MnO<,2>-Pt/C和Pt/C电极的电化学性能,证实含有MnO<,2>的MnO<,2>-Pt/C复合电极对PEMFC由于正极缺氧所导致的负差效应有抑制作用;在PEMFC中采用MnO<,2>-Pt/C正极复合电极,在缺氧的情形下,即,N<,2>饱和的1M H<,2>SO<,4>中,负载1mg Pt/cm<”2>的Pt/C电极电流趋于0,而负载0.5mg Pt/cm<”2>和2.5mg MnO<,2>/cm<”2>的MnO<,2>-Pt/C复合电极借助MnO<,2>自身的电化学还原反应,能够维持0.35mA/cm<”2>稳定的还原电流,从而避免了Pt/C正极抑制因质子H<”+>还原所造成的正极电位下降;在富氧的情形下,MnO<,2>不仅不影响Pt对ORR的催化效果,而且还有协同催化ORR的作用.本论文为克服质子交换膜燃料电池因正极积水、缺氧而导致的负差效应,提供了一种化学的解决方案.
电催化 氧电极 二氧化锰 质子交换膜燃料电池 负差效应 复合电极
魏子栋 洪燕 李兰兰 李莉 朱伟 孙才新
重庆大学化学化工学院(重庆) 重庆大学化学化工学院(重庆);重庆大学材料科学与工程学院(重庆) 重庆大学电气工程学院(重庆)
国内会议
北京
中文
325-329
2004-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）