直接甲醇燃料电池中碳基非贵金属阴极催化剂的研究进展

非铂低铂燃料电池催化剂的研究进展

非铂低铂燃料电池催化剂的研究进展 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

非铂、低铂燃料电池催化剂的研究进展低温燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的化学能转换为电能的能量转换装置，是一种绿色的能源技术，对解决目前我们所面临的能源危机和环境污染问题具有重要意义，美国《时代周刊》将燃料电池列为21 世纪的高科技之首；在我国的科技发展规划中，燃料电池技术也被列为重要的发展方向之一。 催化剂是燃料电池中关键材料之一，催化剂的成本占到燃料电池成本的 1/3。铂被证明是用于低温燃料电池的最佳催化剂活性组分，但使用铂做为燃料电池催化剂也存在如下严重问题：（1）铂资源匮乏；（2）价格昂贵；（3）抗毒能力差。目前通过合金来改善催化剂的研究有碳负载的铂钌合金催化剂PtRu/C，以及添加有其他促进成分的 Pt/C 和 PtRu/C 催化剂等。为了有效降低燃料电池的成本，主要采用集中两个方面研究来降低铂载量：（1）开发非铂电催化剂；（2）开发研制低铂电催化剂。本文就此对近年来的研究现状进行综述。 1 非铂催化剂 非铂催化剂在酸性直接醇类燃料电池中的研究非铂催化剂的研究，主要采用钯基或钌基掺杂其他金属制备催化剂，近年来，研究人员用了多种方法制备了各种活性组分高度分散的钯基催化剂，在催化燃料电池的阴极氧还原反应（ORR）中显示了可与铂基催化剂相媲美的效果。同时，作为直接甲酸燃料电池（DFAFC）和直接乙醇燃料电池（DAFC）的阳

极催化剂，也显示了诱人的应用前景。以下从影响催化剂性能的几个因素对近年来的相关工作进行讨论。 催化剂的组成直接影响其性能。Colmenares 等合成用 Se修饰的Ru/C 催化剂 (RuSey/C) 应用于直接甲醇燃料电池（DMFC）阴极催化，结果表明在～ V 电压下，Se 的加入促进了氧还原并减少了生成 H2O2的趋势；少量甲醇的存在对于 RuSey/C 催化氧还原影响较小，说明这类催化剂具有较好的抗甲醇性能。Jose' 等合成了两种非铂催化剂 Pd-Co-Au/C 和Pd-Ti/C，在质子交换膜燃料电池氧还原中的活性与现在常用的Pt 催化剂活性相当。Shao 等制备了 Pd-Fe/C 系列催化剂用于氧还原反应，结果表明 Pd3Fe/C 氧还原活性比商业催化剂Pt/C (ETEK)好。Wang 等采用有机溶胶法合成了 PdFeIr/C 催化剂，研究表明 Fe 和 Ir 的添加，大大增加了催化剂的分散性，从而提高了催化剂的活性，该催化剂表现出较高的氧还原能力和较好的耐甲醇性能。Mayanna 等合成了不同组成的 Ni-Pd合金膜催化剂，并研究了在硫酸环境中的甲醇电氧化性能，发现与纯 Ni 相比其阳极峰电流明显增大，合金化以后其表面积增加了近 300 倍。 制备方法与合成条件对催化剂性能的影响显着。Shen 等利用微波交替加热法制备了 Pd/MWCNT 电催化剂，发现在碱性溶液中显示了良好的甲醇催化氧化性能，与 Pt/C 相比，氧化电位负移了 100 mV 左右。同时他们还研究了多种氧化物对Pd/C 催化氧化多种醇类（甲醇、乙醇、乙二醇等）的促进作用，发现在碱性溶液中 Pd-NiO/C 对乙醇的氧化与 Pt/C 相比负移了 300 mV 左右。他们用类似方法合成了 AuPd-WC/C 复

贵金属催化剂基础知识

贵金属催化剂基础知识 2016-04-17 13:02来源：内江洛伯材料科技有限公司作者：研发部 各种贵金属催化剂 贵金属催化剂已经有很长的历史了，它的工业应用可以追溯到19世纪的70年代，以铂为催化剂的接触法制造硫酸的工业。1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸；1937年Ag/Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷；1949年，Pt/Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质汽油；1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛；到上世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸用铑络合物催化剂。从上世纪70年代起，汽车排气净化用贵金属催化剂（以铂为主，辅以钯、铑）大量推广应用，并很快发展为用量最大的贵金属催化剂。 贵金属催化剂的英文名称是precious metal catalyst，它主要是以铂族金属（Platinum Group Metal ）为主的铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir）、锇（Os）等为催化活性组分的载体类非均相催化剂和铂族金属无机化合物或有机金属配合物组成的各类均相催化剂。铂族金属由于其d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。 按催化剂的主要活性金属分类，常用的有：铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂、钌催化剂等。贵金属催化剂由于其无可替代的催化活性和选择性，在石油、化工、医药、农药、食品、环保、能源、电子等领域中占有极其重要的地位。在石油和化学工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中，贵金属均是优良的催化剂。 在环保领域贵金属催化剂被广泛应用于汽车尾气净化、有机物催化燃烧、CO、NO氧化等。在新能源方面，贵金属催化剂是新型燃料电池开发中最关键的部分。 在电子、化工等领域贵金属催化剂被用于气体净化、提纯。催化技术是当今高新技术之一，也是能产生巨大经济效益和社会效益的技术。发达国家国民经济总产值的20%~30%直接来自催化剂和催化反应。化工产品生产过程中85%以上的反应都是在催化剂作用下进行的。 据分析表明，世界上70%的铑、40%的铂和50%的钯都应用于催化剂的制备。

质子交换膜燃料电池电催化材料研究综述

质子交换膜燃料电池电催化剂的研究综述 [摘要] 概述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理及电催化剂的特殊性质，总结了近年来的相关研究资料，综述了质子交换膜燃料电池用催化剂在国内外研究现状及目前的研究热点。归纳了近年来提高催化剂稳定性的改进方法，包括改变合金组成、选择高稳定性催化剂载体、制备新型催化剂材料；最后提出了该催化剂材料研究中存在的问题和今后的发展方向。 [关键词] PEMFC；催化剂；载体；性能衰减；稳定性 1.引言 随着全球能源的减少以及环境恶化的加剧,开发环保的新能源逐渐引起了人们的广泛关注。燃料电池(FuelCell)因具有高效、环保、燃料来源广及可靠性高等优点成为各国研究的热点。 燃料电池是一种能直接将存储在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置。而其中的质子交换膜燃料电池(PEMFC)除了具备燃料电池一般的特点之外，还具有可室温快速启动、无电解液流失、无腐蚀、寿命长、比功率与比能量高、重量轻、体积小等突出特点[1]。无论是PEMFC还是其它类型的燃料电池，其关键材料与部件都包括电极、电解质隔膜与双极板三部分。电极是其核心组成部分，而电极性能是由电催化剂性能、电极材料与制作工艺来决定的。其中，电催化剂的性能又决定着电流密度放电时的电池性能、运行寿命及成本等[2]。所以，电催化剂的性能是关系到PEMFC能否真正走向商业化的重要因素，制备出性能优异、成本低、稳定性好的电催化剂将会有力促进PEMFC走向商业化，最终为发电技术开辟新的途径。 2 .质子交换膜燃料电池及其电催化材料 质子交换膜燃料电池(PEMFC)也称固体聚合物电解质燃料电池。以高分子聚合物为电解质，以Pt/C或Pt-Ru/C为电催化剂，以氢气或催化重整气为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，以带有气体流动通道的石墨或表面改性金属板为双极板的一种燃料电池，低温燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外电路，如图1所示。工作时，阳极通过管道或导气板供给燃料（如H2）到达阳极，发生氧化反应，氢在阳极分解成带正电的氢离子和带负电的电子，而质子穿过质子交换膜电解质到达阴极；电池的另一端，阴极通过管道或导

氢燃料电池用铂催化剂市场价格走势及影响因素分析(中元智盛)

北京中元智盛市场研究有限公司

第一节2012-2017年9月氢燃料电池用铂催化剂市场价格走势统计 (2) 第二节市场价格地区分布与主要影响因素分析 (2) 一、市场价格地区分布 (2) 二、市场价格区域性影响因素分析 (3) 第三节2017-2021年氢燃料电池用铂催化剂市场价格预测 (3) 1

2 第一节 2012-2017年9月氢燃料电池用铂催化剂市场价格走势统计 2012-2016年我国氢燃料电池用铂催化剂市场价格整体呈上涨趋势，2012年氢燃料电池用铂催化剂市场价格为27.21万元/千克，2016年市场价格为28.74万元/千克。 图表- 1：2012-2017年9月中国氢燃料电池用铂催化剂市场价格走势统计 数据来源：市场调研 第二节 市场价格地区分布与主要影响因素分析 一、市场价格地区分布 目前，我国氢燃料电池用铂催化剂市场主要集中在华东地区，其次是华南地区、华北地区。华东地区拥有较完整的氢燃料电池用铂催化剂产业链，同时也是氢燃料电池用铂催化剂的主要需求市场。未来该区域将会是我国氢燃料电池用铂催化剂企业主要集中重点发展的市场。而华南、华北和华中等地区，目前市场增长潜力巨大，且对产品的需求也较为旺盛，企业以尝试在这些区域布局，以期在区域市场占据领导地位。在产量相对较大的地区，有着物流优势，且竞争企业较多，故在产量较大的地区价格相对较低。华东、华南、华北地区相对华中、西南、西北、东北等地具有一定的价格优势。

3 二、市场价格区域性影响因素分析 ①原材料成本 原材料是直接影响了产品的成本的，通常区域有着丰富的原材料资源，则更容易获得低价的原材料从而使区域内产品的价格较低。 ②区域性的供给和需求 某区域拥有与其地理位置不相符的产量时，即为超量生产，相对其他地区具 有物流运输的便利，具有一定价格优势。 第三节 2017-2021年氢燃料电池用铂催化剂市场价格预测 根据2012-2017年9月我国氢燃料电池用铂催化剂市场价格变化状况， 对其2017-2021年价格预测如下： 图表- 2：2017-2021年中国氢燃料电池用铂催化剂市场价格预测 数据来源：市场调研

燃料电池的基本工作原理及主要用途

简述燃料电池的基本工作原理及主要用途 1.燃料电池的工作原理 燃料电池是一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。其单体电池是由电池的正极(即氧化剂发生还原反应的阴极)、负极(即还原剂或燃料发生氧化反应的阳极)和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并同时排放出反应产物。 以磷酸型燃料电池为例，其反应式为： 燃料极(阳极) H2→2H++2e- 空气极(阴极) 1／2O2+2H++2e-→H2O 综合反应式H2+1／2O2→H2O 以上反应式表示：燃料电池工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，燃料(氢)在阳极被分解成带正电的氢离子(H+)和带负电的电子(e-)，氢离子(H+)在电解质中移动与空气极侧提供的O2发生反应，而电子(e-)通过外部的负荷电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子(e-)连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发电过程，也是电解反应的逆过程。 2. 燃料电池的应用 2.1能源发电 燃料电池电站的每一套设备都包括了一整套采用天然气发电的电力系统。分为以下几个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。各国工业界人士普遍对于燃料电池在发电站的应用前景看好。 2.2汽车动力 目前，各国的汽车时用量均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展中国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一问题。质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技术方面存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点，适合做汽车动力，是目前世界各国积极开发的运输用燃料电池。 2.3家庭用能源 天然气作为一种洁净的能源已经在家庭中被广泛使用，但其主要被用于炊事和生活热水，以天然气为燃料的燃气电池在家庭中的广泛应用在开辟了天然气在家庭中一种新的用途的同时也将解决目前高峰用电紧张的状况。家庭的一切用电无论是电视机、冰箱、空调等家用电气还是电脑等办公设备都可以通过燃料电池来提供电源，作为家庭使用的分散电源，并可同时提供家庭用热水和采暖，这样可将天然气的能量利用率提高到70％～90％。 2.4其它方面的应用 碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池运行时基本没有红外辐射，而且噪音小，用做潜艇动力，可大大提高其隐蔽性；同时由于它们可在常温下启动工作，且能量密度高，还是理想的航天器工作电源。此外，质子交换膜燃料电池还可用作野外便携式电源。 总之，燃料电池的用途将越来越广泛，它将遍布我们身边的每个角落，成为我们生活中不可缺少的能量来源。

非铂 低铂燃料电池催化剂的研究进展

非铂、低铂燃料电池催化剂的研究进展低温燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的化学能转换为电能的能量转换装置，是一种绿色的能源技术，对解决目前我们所面临的能源危机和环境污染问题具有重要意义，美国《时代周刊》将燃料电池列为 21 世纪的高科技之首；在我国的科技发展规划中，燃料电池技术也被列为重要的发展方向之一。 催化剂是燃料电池中关键材料之一，催化剂的成本占到燃料电池成本的 1/3。铂被证明是用于低温燃料电池的最佳催化剂活性组分，但使用铂做为燃料电池催化剂也存在如下严重问题：（1）铂资源匮乏；（2）价格昂贵；（3）抗毒能力差。目前通过合金来改善催化剂的研究有碳负载的铂钌合金催化剂PtRu/C，以及添加有其他促进成分的 Pt/C 和 PtRu/C 催化剂等。为了有效降低燃料电池的成本，主要采用集中两个方面研究来降低铂载量：（1）开发非铂电催化剂；（2）开发研制低铂电催化剂。本文就此对近年来的研究现状进行综述。 1 非铂催化剂 1.1 非铂催化剂在酸性直接醇类燃料电池中的研究非铂催化剂的研究，主要采用钯基或钌基掺杂其他金属制备催化剂，近年来，研究人员用了多种方法制备了各种活性组分高度分散的钯基催化剂，在催化燃料电池的阴极氧还原反应（ORR）中显示了可与铂基催化剂相媲美的效果。同时，作为直接甲酸燃料电池（DFAFC）和直接乙醇燃料电池（DAFC）的阳极催化剂，也显示了诱人的应用前景。以下从影响催化剂性能的几个因素对近

年来的相关工作进行讨论。 催化剂的组成直接影响其性能。Colmenares 等合成用 Se修饰的Ru/C 催化剂 (RuSey/C) 应用于直接甲醇燃料电池（DMFC）阴极催化，结果表明在 0.6～0.8 V 电压下，Se 的加入促进了氧还原并减少了生成H2O2的趋势；少量甲醇的存在对于 RuSey/C 催化氧还原影响较小，说明这类催化剂具有较好的抗甲醇性能。Jose' 等合成了两种非铂催化剂Pd-Co-Au/C 和Pd-Ti/C，在质子交换膜燃料电池氧还原中的活性与现在常用的 Pt 催化剂活性相当。Shao 等制备了 Pd-Fe/C 系列催化剂用于氧还原反应，结果表明 Pd3Fe/C 氧还原活性比商业催化剂Pt/C (ETEK)好。Wang 等采用有机溶胶法合成了 PdFeIr/C 催化剂，研究表明 Fe 和 Ir 的添加，大大增加了催化剂的分散性，从而提高了催化剂的活性，该催化剂表现出较高的氧还原能力和较好的耐甲醇性能。Mayanna 等合成了不同组成的 Ni-Pd合金膜催化剂，并研究了在硫酸环境中的甲醇电氧化性能，发现与纯 Ni 相比其阳极峰电流明显增大，合金化以后其表面积增加了近 300 倍。 制备方法与合成条件对催化剂性能的影响显著。Shen 等利用微波交替加热法制备了 Pd/MWCNT 电催化剂，发现在碱性溶液中显示了良好的甲醇催化氧化性能，与 Pt/C 相比，氧化电位负移了 100 mV 左右。同时他们还研究了多种氧化物对Pd/C 催化氧化多种醇类（甲醇、乙醇、乙二醇等）的促进作用，发现在碱性溶液中 Pd-NiO/C 对乙醇的氧化与 Pt/C 相比负移了 300 mV 左右。他们用类似方法合成了 AuPd-WC/C 复合催化剂，并研究了在碱性条件下对乙醇氧化的电催化行为。发现与相同催化剂载量

碳封装非贵金属催化剂及其电催化特性

第十七次全国电化学大会1碳封装非贵金属催化剂及其电催化特性 邓德会*，包信和* （中科院大连化学物理研究所，辽宁，大连，116023,E-mail:dhdeng@https://www.360docs.net/doc/fa12437586.html,;xhbao@https://www.360docs.net/doc/fa12437586.html, ） 贵金属替代催化剂已成为电催化中一个重要的研究热点。然而，目前制约非贵金属电催化剂应用的一个最大问题就是催化剂的不稳定性。尤其是在过电位或强酸、强碱等苛刻环境下，非贵金属容易被过度氧化而腐蚀掉，如在质子交换膜燃料电池中，非贵金属如铁或钴基催化剂在电池工作的酸性环境下将会被迅速溶蚀，从而使电池很快失去催化活性。因此如何设计具有高活性且持续稳定的非贵金属催化剂成为电催化领域一个极具挑战的研究课题。 我们利用豆荚状碳纳米管封装的金属铁催化剂（Pod-Fe ）作为模型，发现碳层封装的金属铁能够在酸性条件下有效地催化质子交换膜燃料电池的阴极氧还原反应，由于有了碳层的保护，避免了酸性介质对金属铁的腐蚀，而催化活性来自于“穿过”（Penetrating through ）碳管管壁的金属d 电子。在此基础上，我们发现通过减少金属周围的碳层厚度或增加碳层上杂原子如氮原子的数目可以有效促进金属上的电子转移，进一步降低了碳层表面的功函并显著增强了碳层表面的氧还原活性。该类催化剂在质子交换膜燃料电池和电解水制氢上表现出了优异的催化活性和稳定性。由该工作发展出来的为催化剂“穿铠甲”（Chainmail for catalyst ）的概念为未来对在苛刻条件下运行的非贵金属催化剂的设计和制备提供了新的研究思路。 a b c d Fig.1a-b)TEM images of Pod-Fe;c)PEMFC durability test of these catalysts in presence of 10ppm SO 2 in air;d)A schematic representation of the ORR process at the surface of Fe 4@SWNT model. 本研究为国家自然科学基金（No.21303191）和中科院大连化物所百人计划共同资助项目。参考文献： 1. Dehui Deng,Liang Yu,Xiaoqi Chen,Guoxiong Wang,Li Jin,Xiulian Pan,Jiao Deng,Gongquan Sun,and Xinhe Bao,Angew.Chem.Int.Ed.,2013,52,371–375(Highlighted on C&E news,90(2012)17).2. Lidong Wu,Dehui Deng,Xianbo Lu,and Jiping Chen,Biosensors and Bioelectronics ,2012,35,193–1993. Dehui Deng,Liang Yu,Xiulian Pan,Shuang Wang,Xiaoqi Chen,P.Hu,Lixian Sun,and Xinhe Bao,Chemical Communications ,2011,47,10016–10018.4. Dehui Deng,Xiulian Pan,Liang Yu,Yi Cui,Yeping Jiang,Jing Qi,Wei-Xue Li,Qiang Fu,Xucun Ma,Qikun Xue,Gongquan Sun,and Xinhe Bao,Chemistry of Materials ,2011,23,1188–1193(Most Read Articles for Q12011).5.Dehui Deng,Xiulian Pan,Hui Zhang,Qiang Fu,Dali Tan,and Xinhe Bao,Advanced Materials ,2010,22,2168-2171(Most accessed articles in Apr.2010). Non-Precious Metal Encap Encaps s u la lated ted in Carbon as Catalyst Catalysts s for Electrocatalysis Dehui Deng,Xinhe Bao (Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences,Dalian,Liaoning,116023E-mail: dhdeng@https://www.360docs.net/doc/fa12437586.html,;xhbao@https://www.360docs.net/doc/fa12437586.html, )

PEMFC燃料电池催化剂稳定性能研究

PEMFC燃料电池催化剂稳定性能研究 摘要 物理化学是以物理学的思维、数学的逻辑，对化学变化的基本规律做出定量描述和理性推断的一门学科。本学期高等物理化学的学习过程，主要运用了热力学和统计力学的方法对化学体系中的非平衡现象进行了讨论。 电化学是物理化学的一个重要分支，是研究电和化学反应相互关系的科学。聚合物燃料电池（PEMFC）中，Pt一直被认为是效率最高，不可或缺的催化剂。但长期以来，由于贵金属催化剂Pt造成的电池高成本和短使用寿命严重制约了燃料电池的发展。其中，燃料电池催化剂在高电位下的表面氧化态、氧还原反应中的含氧物种的强吸附会使催化剂钝化，活性降低，以及燃料气和空气中的杂质气体SOx、NOx等导致催化剂的中毒的累积效应，是造成燃料电池寿命短的根本原因之一。本文针对近年来PEMFC用铂催化剂稳定性方面的研究工作进行分析评述。首先重点阐述造成Pt/C催化剂活性表面积降低的可能机制，然后总结目前改善铂催化剂稳定性的各种方法及研究现状，最后对铂催化剂的稳定性研究进行简单的展望。 关键词：电化学，PEMFC，催化剂，稳定性 1.质子交换膜燃料电池概述 能源是国民经济发展的动力，是关系国计民生的大事。然而，随着世界经济的发展和人均能源消耗的持续增大，石油、煤炭等不可再生资源日渐枯竭，全球性能源短缺问题日益突出。燃料电池正是以其高效和清洁的特点适应了可持续发展的要求，因而受到国内外广泛重视，被认为是21世纪的首选环保高效的发电技术。质子交换膜燃料电池(PEMFC) 除具有燃料电池的一般优点，如能量转换效率高和环境友好等外，还具有比功率与比能量高、工作温度低、可在室温下快速启动和寿命长等突出优点，是理想的移动电源和便携式电源，也是最有发展前途和最有望于应用于汽车的一种燃料电池[1]。 1.1发展历程及现状 燃料电池的现代发展起始于20世纪60年代初期。80年代，欧美发达国家和日本等国将大型燃料电池的开发作为重点探究项目，并且取得许多重要成果。《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高新技术之首；2003年4

新型燃料电池阴极催化剂问世

新型燃料电池阴极催化剂问世 日前，从中科院过程工程研究所获悉，该所生化工程国家重点实验室研究员王丹团队研发了一种sp杂化氮掺杂的石墨炔，其在催化燃料电池阴极氧还原反应（ORR）中显示出良好的催化性能。研究成果近期发表于《自然—化学》。 燃料电池是一种把化学能转化为电能的装置，具有零污染、能量转化效率高、适用范围广泛等优点，是最具前景的新型能源转化装置之一。其阴极氧还原反应(ORR)是一个动力学迟缓的过程，需要在催化剂的作用下才能输出有效的电流密度。 王丹告诉《中国科学报》记者，传统的ORR催化剂主要为价格昂贵的铂类材料，开发价格低廉的非贵金属ORR催化剂是促进燃料电池规模应用的必然选择。 研究证实，氮掺杂碳基催化剂具有良好的ORR催化活性和稳定性，有望取代铂类催化剂在燃料电池中的应用。而氮掺杂构型有很多不同的形式，包括吡啶氮、亚胺氮、吡咯氮、氨基氮、腈基氮、石墨氮和氧化氮等。“研究者一般认为，吡啶氮的存在创造了ORR活性位点，而其它高性能的氮掺杂构型鲜有报道。”王丹表示。 研究人员以薄层石墨炔材料为基础，通过周环反应成功在薄层石墨炔的炔键上引入了新型的sp杂化氮原子，实现了氮的定点、定量掺杂。据介绍，与其它形式的氮构型相比，sp杂化氮原子的引入使得周围碳原子带有更多的正电荷，更有利于氧的吸附和活化，使电子更易转移到催化剂表面,能够显著提高ORR催化性能。 实验结果显示，该材料在碱性条件下，半波电位为0.87伏，动力学电流密度每立方厘米38毫安，这一数据均优于商业铂—碳催化剂，并表现出更好的稳定性和甲醇耐受性。在酸性条件下，该材料的活性虽略低于商业铂—碳催化剂，但仍优于其它非金属催化剂。 论文称，这种氮原子可控掺杂的机理和策略为催化剂的设计提供了一种新思路，有力推动了非金属催化剂取代铂基催化剂的进程。 《中国科学报》(2018-08-28第1版要闻) --来源网络整理，仅供学习参考

燃料电池中催化剂的电化学性能研究进展

收稿日期:20180622三基金项目:福建省自然科学基金资助项目(2012J 05101 )三作者简介:余培锴(1992),男,福建厦门人,厦门理工学院硕士研究生;通信作者:李月婵(1983),女,福建厦门人,厦门理工学院副教授,博士三第36卷 第4期 2018年 8月沈阳师范大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g N o r m a lU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )V o l .36N o .4A u g .2018文章编号:16735862(2018)04036908燃料电池中催化剂的电化学性能研究进展 余培锴,李月婵 (厦门理工学院材料科学与工程学院,福建厦门 361024 )摘 要:能源已经成为了社会进步与发展不可或缺的基础三人类与技术的快速发展无疑使 一些不可再生能源被急剧消耗,各种因能源消耗而引发的环境问题接踵而来三这些因素都会成为 社会发展的绊脚石三因此,以3E (E c o n o m y ,E n e r g y ,E n v i r o n m e n t )为出发点来大力开发可再生能源成为一个必然趋势三燃料电池是一种将阳极燃料与阴极助燃剂之间发生氧化还原反应所产生 的化学能转化为电能的绿色能源装置,因能量密度高二燃料成本低和常温下即可发生反应等优点, 被认为是21世纪最为理想的发电装置, 也逐渐引起了世界各国的广泛关注三关 键 词:能源;燃料电池;电催化剂 中图分类号:N 33 文献标志码:A d o i :10.3969/j .i s s n .16735862.2018.04.014R e s e a r c h p r o g r e s s o n p e r f o r m a n c e o f c a t a l y s t s i n f u e l c e l l s Y U P e i k a i ,L IY u e c h a n (C o l l e g e o fM a t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,X i a m e nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,X i a m e n361024,C h i n a )A b s t r a c t :E n e r g y h a s p l a y e da n i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t r o l e i nt h ed e v e l o p m e n t a n d p r o g r e s so f t h e s o c i e t y o f h u m a nb e i n g .t h e r e i s n od e b t t h a t n o n -r e n e w a b l e e n e r g y r e s o u r c e i s g r a mm a t i c a l l y c o n s u m e dd u e t o t h e r a p i dd e v e l o p o f h u m a nk i n d a n d t e c h n o l o g y .W h a t i sm o r e ,t h e s e f a c t o r s c a n h i n d e r t h e a d v a n c e m e n t o f t h es o c i e t y o fh u m a nb e i n g .T h e r e f o r e ,i t i s m o r ea n d m o r en e c e s s i t y t h a tw eh u m a nb e i n g s h o u l dt r y o u rb e s t t oe x p l o i t r e n e w a b l ee n e r g y s o u r c e so nt h eb a s i so f3E (E c o n o m y ,E n e r g y ,E n v i r o n m e n t ).F u e l c e l l s a r e t h ed e v i c e s i n g r e e ne n e r g y t h a t t h e y c a nc o n v e r t c h e m i c a l e n e r g y ,o w n i n g t o r e d o xr e a c t i o n b e t w e e n f u e l so f t h ea n o d ea n do x y g e no f t h e c a t h o d e ,i n t o e l e c t r i c a l e n e r g y .F u e l c e l l s h a v e b e e n s e e n a s a k i n d o f i d e a l p o w e r - g e n e r a t e d d e v i c e s a n d p a i d a t t e n t i o nb y r e s e a r c h e r s f r o ma l l o v e r t h ew o r d a s c r i b e t o i t s h i g h c a p a c i t y d e n s i t y ,l o wc o s t a n d l o w w o r k i n g t e m p e r a t u r e .K e y w o r d s :e n e r g y ;f u e l c e l l ;e l e c t r o c a t a l y s t 1 燃料电池简介 伴随着全世界各国的经济(E c o n o m y )的高速发展,能源(E n e r g y )危机和环境(E n v i r o n m e n t )问题日益突出,3E 关系是人类世界发展与生存所导致的必然结果,如图1所示三目前,人类能够获得的能源主要依靠于化石能源二核能,还依靠一些比如太阳能二风能二地热能和潮汐能等能源三其中化石能源二核能为非再生能源,为非清洁能源三太阳能二风能可以再生,为可再生能源三过度依赖石油二煤二天然气等化石能源,其储量日益枯竭,并且对环境的污染越来越严重三现在全球都在积极采取措施来解决能源危机二环境污染和气候异常等问题三近年来,我国卓有成效的经济和社会

贵金属催化剂及新材料大显身手

贵金属催化剂及新材料大显身手 铂族金属具有优良的催化活性，较高的选择性、较长的使用寿命和可回收再生等优点，其研究和开发对工业和社会发展意义重大，今后许多领域必将是铂催化剂大显身手的时代。 化学及石油化工用催化剂。80%以上的化学反应与催化有关，铂族金属催化剂在其中占有重要地位。如硝酸工业氨氧化用铂铑，或有铂钯铑催化网，70年来一直是硝酸工业核心。几乎年有的精细化工与贵金属催化剂有关使用载体催化剂，并向均相多功能催化剂方向发展。提高汽车油辛烷值的石油重整，一直离不开铂及铂及铂等基催化剂，另外，裂化、另氢等催化剂也多以铂或钯为基。 一碳化学用催化剂、一碳化学指以煤及燃气，即甲烷、一氧化碳、甲醇等分子内含一个碳原子的物质为原料，制备各种化学制品和新兴工业领域。这方面最前途的是铂族金属配合物或金属化物催化剂。 废气净化用催化剂，主要是汽车废气的处理，目前的发展趋势是：薄壁蜂窝和三元催化系统；采用氧传感器、电子计算机空燃比反馈控制系统，可以同时消除废气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物；同时求降代催化剂中铂族金属含量。 某些粒小于1m的贵金属，其导电性、光学活性。、低温磁化率、比热、核磁张弛等方面出现能级断续性的异常现象，而且表面活性增大，着火点下降。可应用于催化剂、传感器、低温烧结、导电浆料、太阳能吸引膜、稀释冷冻绝热材料等方面。

将镀金的金属纤维和金属粉末混入高分子材料，如橡胶，制成各向导电性橡胶可用于发光二极管、液晶元件、混合集成电中中。用铂族金属有化合物使聚乙炔、石墨层间化合物导电化也可制面导电率与银铜相匹敌的导电性高分子材料。 目前研究的贵金属非晶态合金有铂、金、钯、铑、铱有合金系。主要用途是催化剂、磁电机材料、电极材料、储氢材料、高强度材料、焊料等。 在钛中加入0.2%的钯，大大地提高了钛的抗腐蚀能力。在不锈钢中加入0.1 ~ 3%的铂，使不锈钢的腐蚀量减少到原来的1/10。最近提出的耐蚀合金还有：Ti - Ru - W(mO或Ni)系合金。 不锈钢表面有0.003 m的钝化膜，因此导电性变差，不能钎焊，限制了在电子工业中的应用。但是只要在不锈钢表面镀0.1~0.5 m厚的金，就有了导电性和钎焊性，从而开辟了在电子工业中的应用。贵金属应用极广，在高新技术的发展中处于重要地位。随着科学技术的发展，其应用领域和用途还会扩大，起越来越重要作用。 【关于中国稀有金属网】简称中稀网，https://www.360docs.net/doc/fa12437586.html,，中国稀有金属门户网站，品种涵盖锗、铟、镓、硒、碲、锑、铋、钽、铌、铼、钨、钼、锰、钴、铍等稀贵金属，提供稀有金属价格、稀有金属资讯、稀有金属行情、稀有金属商机、稀有金属会议以及行业上下游生态链资讯信息服务。

燃料电池电极催化剂——石墨烯的性能评估

本科毕业论文 燃料电池电极催化剂——石墨烯的性论文题目： 能评估 姓名：张航琦 学号：1020120101 班级：10205101 年级：2014 专业：应用化学 学院：化学生物与材料科学学院 指导教师：宋少青（博士） 完成时间：2014年 5月26日

作者声明 本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。 本毕业设计（论文）成果归东华理工大学所有。 特此声明。 毕业设计（论文）作者（签字）： 签字日期：年月日 本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。 学位论文指导教师签名： 年月日

燃料电池电极催化剂——石墨烯的性能评估 张航琦 The fuel cell electrode catalyst - Performance Evaluation of grapha Zhanghangqi

摘要 随着石化资源的日渐消耗，新能源的研究愈来愈发的紧迫，而燃料电池的研发可以为人类带来无尽的发展前景。因为碳元素和化合物的有多种排列顺序的选择，造成了碳的多种不同形态如碳纳米管，石墨烯等含有特殊性质的碳元素，这些碳单支和化合物在材料、物理和化学中的表现在最近几十年中得到了科学家们的重视开始了这些领域的研究和发展。 关键词：燃料电池，催化剂，石墨烯

2019年贵金属催化剂企业发展战略和经营计划

2019年贵金属催化剂企业发展战略和经营计划 2019年4月

目录 一、行业发展趋势 (5) 二、公司核心竞争力 (6) 1、技术研发优势 (6) 2、产品性能优势 (6) 3、服务响应优势 (7) 4、产品品牌优势 (7) 5、循环再生优势 (7) 三、公司发展战略 (8) 四、公司经营计划 (8) 五、风险因素 (9) 1、原材料价格波动的风险 (9) 2、市场风险 (10) 3、主要客户相对集中的风险 (10) 4、对供应商存在依赖的风险 (11)

贵金属催化剂的应用几乎涉及到各行各业，是国民经济发展的重要基础。催化剂作为新材料已经被纳入国家发展的重点和支持领域，贵金属催化剂以其优良的活性、选择性及稳定性而倍受重视，广泛用于加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂化、合成等反应，在化工、石油精制、石油化学、医药、环保及新能源等领域起着非常重要的作用，成为最重要的催化剂材料之一。 贵金属催化剂作为我国新材料的重要组成部分，是国家大力提倡和鼓励发展的产业，在我国经济发展中的地位非常重要。贵金属催化剂的下游行业主要是汽车尾气净化、石油化工、精细化工、原料药合成、环保化学等行业，作为下游行业重要的支撑性材料，下游行业的蓬勃发展为贵金属催化剂行业高增长奠定基础，特别是汽车尾气净化、燃料电池、精细化工等领域的发展将成为未来贵金属催化剂需求增长的主要动力。 我国贵金属催化剂生产企业起步较晚，2000年之前，国内贵金属催化剂基本依靠进口，目前国内贵金属催化剂行业发展处于成长期，技术处于追赶国际催化剂龙头企业的过程中。随着国内企业品牌效应的提升、研发能力的加强和产品质量的提高，及国家相关政策对国有大型石油化工企业使用国产贵金属催化剂的推动和支持，国内的贵金属催化剂产品将实现对国外产品的进口替代。公司主要产品汽车尾气净化催化剂质量稳定、性能良好，得到客户的认可，正逐步替代外资企业产品。 我国作为一个贵金属催化剂消费大国，每年产生大量的废弃贵金

2014年贵金属催化剂行业分析报告

2014年贵金属催化剂行业分析报告 2014年7月

目录 一、行业监管体系 (4) 1、主管单位及监管体制 (4) 2、行业协会及监管体制 (5) 3、行业主要法律法规及政策 (6) 二、行业周期性、季节性与区域性特点 (8) 1、周期性特征 (8) 2、区域性特征 (8) 3、季节性特征 (9) 三、影响行业发展的因素 (9) 1、有利因素 (9) （1）产业政策的扶持推动行业发展 (9) （2）国家推行循环经济促进贵金属催化剂循环利用的发展 (10) （3）国产贵金属催化剂逐步替代进口产品的趋势已形成 (10) （4）下游行业的市场需求增长为贵金属催化剂行业高增长奠定基础 (11) 2、不利因素 (11) （1）国内企业的生产研发技术水平相对落后 (11) （2）企业规模普遍较小，资金实力相对偏弱 (12) （3）复合型人才相对匮乏 (12) 四、行业进入壁垒 (13) 1、技术壁垒 (13) 2、市场壁垒 (13) 3、资金壁垒 (14) 4、人才壁垒 (14) 五、行业市场规模 (14)

1、上游产业关系 (14) 2、下游产业关系 (15) 3、行业生命周期 (16) 4、行业市场规模 (17) 六、市场竞争状况 (19) 1、庄信万丰 (20) 2、优美克 (21) 3、贺利氏 (21) 4、贵研铂业 (21)

一、行业监管体系 1、主管单位及监管体制 本行业涉及到的政府监管部门包括国家发展和改革委员会、工业和信息化部、国家质量监督检验检疫总局、国家环境保护部等，这些部门按照国家相关规定对不同的环节进行监管。 国家发展和改革委员会：拟订并组织实施国民经济和社会发展战略、中长期规划和年度计划，统筹协调经济社会发展。负责制定产业政策，研究该产业的发展方向，并提出相关措施，指引行业的发展方向。承担规划重大建设项目和生产力布局的责任，拟订全社会固定资产投资总规模和投资结构的调控目标、政策及措施，衔接平衡需要安排中央政府投资和涉及重大建设项目的专项规划。 工业和信息化部：制定并组织实施工业、通信业的行业规划、计划和产业政策，提出优化产业布局、结构的政策建议，起草相关法律法规草案，制定规章，拟订行业技术规范和标准并组织实施，指导行业质量管理工作。对于本行业的管理主要包括研究工业发展战略，指导工业行业技术法规和行业标准的拟订，审批、核准国家规划内和年度计划规模内工业固定资产投资项目，监测分析工业运行态势，统计并发布相关信息。 国家质量监督检验检疫总局：组织起草有关质量监督检验检疫方面的法律、法规草案，研究拟定质量监督检验检疫工作的方针政策，

贵金属催化剂的应用说明及历史

贵金属催化剂的应用说明及历史 贵金属催化剂已经有很长的历史了，它的工业应用可以追溯到19世纪的70年代，以铂为催化剂的接触法制造硫酸的工业。1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸；1937年Ag／Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷；1949年，Pt／Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质汽油；1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛；到上世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸用铑络合物催化剂。从上世纪70年代起，汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主，辅以钯、铑)大量推广应用，并很快发展为用量最大的贵金属催化剂。贵金属催化剂的英文名称是precious metal catalyst，它主要是以铂族金属（Platinum Group Metal ）为主的铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir）、锇（Os）等为催化活性组分的载体类非均相催化剂和铂族金属无机化合物或有机金属配合物组成的各类均相催化剂。铂族金属由于其d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。按催化反应类别，贵金属催化剂可分为均相催化用和非均相催化用两大类。均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐或络合物)，如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰基铑、三苯膦羰基铑、碘化铑等。非均相催化用催化剂为不溶性固体物，其主要形态为金属丝网态和多孔无机载体负载金属态。金属丝网催化剂(如铂网、铂铑合金网等)的应用范围及用量有限。绝大多数非均相催化剂为载体负载贵金属型，如Pt／A12O3、Pd／C、Rh／SiO2、Pt-Pd／Al2O3、Pt-Rh／Al2O3等。在全部催化反应过程中，多相催化反应占80％～90％。按载体的形状，负载型催化剂又可分为微粒状、球状、柱状及蜂窝状。按催化剂的主要活性金属分类，常用的有：铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂、钌催化剂等。贵金属催化剂由于其无可替代的催化活性和选择性,在石油、化工、医药、农药、食品、环保、能源、电子等领域中占有极其重要的地位。在石油和化学工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中，贵金属均是优良的催化剂。在环保领域贵金属催化