氢氧燃料电池催化剂的研制与活性评价

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

第六章金属催化剂催化作用

第六章金属催化剂催化作用 章节分配 一、金属催化剂重要类型及重要催化反应示例 二、乙烯环氧化催化作用 1.乙烯环氧化工业催化剂 2.乙烯环氧化反应机理 3.乙烯环氧化中助催剂、促进剂的作用及新型催化剂 三、氨合成催化剂催化作用 1.合成氨催化剂简况 2.熔铁催化剂的结构 3.各种助剂的作用及含量的最佳值范围 4.氨合成铁催化剂活性中心模型及其作用机理 四、烃类催化重整催化剂作用原理 1.催化重整反应及重整催化剂 2.烃类在过渡金属上的吸附态及烃类脱氢 3.催化重整作用机理 五、其他重要类型金属催化剂简介 1.镍系催化剂 2.裂解气中炔烃选择加氢催化剂 六、金属催化剂的电子迁移、d 空穴与催化活性 七、多位理论的几何因素与能量因素 八、对多位理论及电子理论的评价 金属催化剂是固体催化剂中研究得最早、最深入，同时也是获得最广泛应用的一类催化剂，例如，氨的合成（Fe）和氧化（Pt），有机化合物的加氢（Ni, Pd, Pt, 等）、氢解（Os, Ru, Ni，等）和异构（Ir, Pt,等），乙烯的氧化（Ag）, CO的加氢（Fe, Co, Ni, Ru,等)以及汽车尾气的净化(Pt, Pd,等)等等。其主要特点是具有很高的催化活性和可以使多种键发生开裂。 (1)自从上世纪P. Sabatier发现金属镍可催化苯加氢生成环己烷以来，迄今

除金属催化剂以外，尚未发现过能催化这一反应的其它类型催化剂. 又如，乙烷氢解对金属催化剂来说并非难事.然而除金属催化剂之外，也末发现可使乙烷加氢分解的别种催化剂，另外，如众所周知，F—T合成也只有在金属催化剂上才 能进行等等?那么，金属催化剂之所以具有这种高的活性，其内在因素是什么？ (2)所有金属催化剂几乎都是过渡金属，而且，金属催化剂的功能又都和 d 轨道有关，这是为什么？ (3)当过渡金属催化剂按其活性排列时，对每个反应都有自己独有的序列，即使对每类反应，至今也未发现它们有相同的序列，什么是决定这种序列的内在因素？ (4)对一个反应来说，为什么同类金属又常常有明显不同的选择性？ (5)对某些反应来说，单位表面积的催化活性决定于金属的晶面、金属晶粒 的大小(如果金属是负载着的)，载体以及制法，为什么对活性有这种差别？又怎样和反应相联系？ (6)由两种金属制成的合金催化剂，其催化功能随组分有强大变化，而且又 明显地取决于所研究的反应，产生这些效果的原因是什么？ 表金属催化剂类型按制备方法划分

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。

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

催化剂常用制备方法

催化剂常用制备方法 固体催化剂的构成 ●载体（Al2O3 ） ●主催化剂（合成NH3中的Fe） ●助催化剂（合成NH3中的K2O） ●共催化剂（石油裂解SiO2-Al2O3 催化剂制备的要点 ●多种化学组成的匹配 –各组分一起协调作用的多功能催化剂 ●一定物理结构的控制 –粒度、比表面、孔体积 基本制备方法： ?浸渍法(impregnating) ?沉淀法(depositing) ?沥滤法(leaching) ?热熔融法(melting) ?电解法(electrolyzing) ?离子交换法(ion exchanging) ?其它方法 固体催化剂的孔结构 （1）比表面积Sg 比表面积：每克催化剂或吸附剂的总面积。 测定方法：根据多层吸附理论和BET方程进行测定和计算 注意：测定的是总表面积，而具有催化活性的表面积（活性中心）只占总表面的很少一部分。 内表面积越大，活性位越多，反应面越大。 （2）催化剂的孔结构参数 密度：堆密度、真密度、颗粒密度、视密度 比孔容（Vg）：1克催化剂中颗粒内部细孔的总体积. 孔隙率(θ):颗粒内细孔的体积占颗粒总体积的分数． (一) 浸渍法 ?通常是将载体浸入可溶性而又易热分解的盐溶液(如硝酸盐、醋酸盐或铵盐等)中进 行浸渍，然后干燥和焙烧。 ?由于盐类的分解和还原，沉积在载体上的就是催化剂的活性组分。 浸渍法的原理 ●活性组份在载体表面上的吸附

●毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部 ●提高浸渍量（可抽真空或提高浸渍液温度） ●活性组份在载体上的不均匀分布 浸渍法的优点 ?第一，可使用现成的有一定外型和尺寸的载体材料，省去成型过程。（如氧化铝，氧 化硅，活性炭，浮石，活性白土等） ?第二，可选择合适的载体以提供催化剂所需的物理结构待性．如比表面、孔径和强 度等。 ?第三，由于所浸渍的组分全部分布在载体表面，用量可减小，利用率较高，这对贵 稀材料尤为重要。 ?第四，所负载的量可直接由制备条件计算而得。 浸渍的方法 ?过量浸渍法 ?等量浸渍法 ?喷涂浸渍法 ?流动浸渍法 1.1、过量浸渍法 ?即将载体泡入过量的浸渍液中，待吸附平衡后，过滤、干燥及焙烧后即成。 ?通常借调节浸渍液浓度和体积来控制负载量。 1.2、等量浸渍法 ?将载体与它可吸收体积相应的浸渍液相混合，达到恰如其分的湿润状态。只要混合 均匀和干燥后，活性组分即可均匀地分布在载体表面上，可省却过滤和母液回收之累。但浸渍液的体积多少，必须事先经过试验确定。 ?对于负载量较大的催化剂，由于溶解度所限，一次不能满足要求；或者多组分催化 剂，为了防止竞争吸附所引起的不均匀，都可以来用分步多次浸渍来达到目的。 1.3．多次浸渍法 ●重复多次的浸渍、干燥、焙烧可制得活性物质含量较高的催化剂 ●可避免多组分浸渍化合物各组分竞争吸附 1.4浸渍沉淀法 将浸渍溶液渗透到载体的空隙，然后加入沉淀剂使活性组分沉淀于载体的内孔和表面 (二) 沉淀法 ?借助于沉淀反应。用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转变为难溶化合物。经过分离、 洗涤、干燥和焙烧成型或还原等步骤制成催化剂。这也是常用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂的一种方法。 ?共沉淀、均匀沉淀和分步沉淀 2.1、共沉淀方法 将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一个方法，可以一次同时获得几个活性组分且分布较为均匀。为了避免各个组分的分步沉淀，各金属盐的浓度、沉淀剂的浓度、介质

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

中国氢燃料电池用铂催化剂市场现状分析(上海环盟)

第一节中国氢燃料电池用铂催化剂市场概述 (2) 一、我国氢燃料电池用铂催化剂市场总体概况 (2) 二、我国氢燃料电池用铂催化剂行业发展阶段 (2) 三、我国氢燃料电池用铂催化剂行业发展特点分析 (3) 第二节2012-2017年9月我国氢燃料电池用铂催化剂行业整体市场规模 (3) 一、企业数量结构分析 (3) 二、人员规模状况分析 (4) 三、行业资产规模分析 (5) 四、产品市场规模分析 (5) 第三节2012-2017年9月中国氢燃料电池用铂催化剂行业产能统计分析 (6) 第四节2012-2017年9月中国氢燃料电池用铂催化剂产品产量统计分析 (7) 第五节2012-2017年9月中国氢燃料电池用铂催化剂产品销量统计分析 (7) 1

第一节中国氢燃料电池用铂催化剂市场概述 一、我国氢燃料电池用铂催化剂市场总体概况 燃料电池技术难点之一在于氢气制取效率低、不够环保，难点之二在于电池造价过高，甚至相当于车辆其余部分的成本。 现有燃料电池通过包裹铂层的质子交换膜引起氧气和氢气的反应，产生电能，驱动车辆。 金属铂除了用于制造首饰，还是车用催化剂的重要原料。它非常昂贵、密度大、重量高、退化较快。对于车辆长期使用，铂金属并不理想，并且使得燃料电池成本升高。 二、我国氢燃料电池用铂催化剂行业发展阶段 从国际上来看，氢燃料电池车到现在分三个发展阶段。 第一阶段为1990年到2005年。1990年美国能源署开始制订氢能和燃料电池研发和示范项目，世界发达国家(地区)纷纷加紧氢能与燃料电池的研发部署。当时人们对这项技术的攻关难度理解不够，以为燃料电池车可能在1995年左右实现产业化，以至于巴拉德公司股票涨到190多美元，实际上做出的三辆氢燃料电池车在试验阶段稳定运行很好，放在芝加哥上路运行不到一个月全部垮掉，大家这才意识到燃料电池不适用于汽车的工况。 第二个阶段是2005年到2012年。用了7年时间终于解决了燃料电池的工况适应性问题，燃料电池比功率达到了2kW/L，在零下30oC也能储存和启动，基本上满足了车用要求。 第三阶段是2012年到现在，丰田燃料电池比功率达到了3.1 kW/L,并在2014年12月15日宣布，“未来”氢燃料电池车实现商业化，进入了商业推广阶段，其后，本田与现代也推出了燃料电池商业化车。因此，从商业化角度，有人把2015年誉为燃料电池汽车的元年。 当前国际氢燃料电池汽车的现状为：氢燃料电池汽车已经渡过技术开发阶段，进入到市场导入阶段。燃料电池发动机功率密度大幅提升，已经达到传统内 2

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

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

催化剂的制备性能评价及使用技术多相催化剂常用哪些

第二章催化剂的制备、性能评价及使用技术 1．多相催化剂常用哪些方法来制备？为什么制备固体催化剂都需要经过热处理，其目的是什么？ 多相催化剂常用的制备方法有：（1）天然资源的加工，结构不同，含量不同的硅铝酸盐采用不同的方法和条件加工后能适用于某一特定的催化反应；（2）浸渍法，将载体置于含活性组分的溶液中浸泡，达到平衡后将剩余液体除去，再经干燥、煅烧、活化等步骤即得催化剂。此法要求浸渍溶液中所含活性组分溶解度大、结构稳定、受热后分解为稳定的化合物；（3）滚涂法和喷涂法，滚涂法是将活性组分先放在一个可摇动的容器中，再将载体布于其上，经过一段时间的滚动，活性组分逐渐粘附其上，为了提高滚涂效果，有时也添加一定的粘合剂。喷涂法与滚涂法类似，但活性组分不同载体混在一起，而是用喷枪附于载体上；（4）沉淀法，在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥后，即得催化剂；(5)共混合法：将活性组分与载体机械混合后，碾压至一定程度，再经挤条成型，最后缎烧活化；（6）沥滤法(骨架催化剂的制备方法)，将活性组分金属和非活性金属在高温下做成合金，经过粉碎，再用苛性钠来溶解非活性金属即得；（7）离子交换法: 是在载体上金属离子交换而负载的方法, 合成沸石分子筛一般也是先做成Na型，需经离子交换后方显活性；(8) 均相络合催化别的固载化: 将均相催化剂的活性组分移植于载体上, 活性组分多为过渡金属配合物，载体包括无机载体和有机高分子载体。优点是活性组分的分散性好，而且可根据需要改变金属离子的配体。制备各固体催化剂，无论是浸渍法，沉淀法还是共混合法，有的钝态催化剂经过缎烧就可以转变为活泼态，有的还需要进一步活化。 所以，催化剂在制备好以后，往往还要活化;除了干燥外，还都需要较高温度的热处理-煅烧的目的：1)通过热分解除掉易挥发的组分而保留一定的化学组成，使催化剂具有稳定的催化性能。2)借助固态反应使催化剂得到一定的晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面。3)提高催化剂的机械强度。 2.沉淀法制备催化剂的原理是什么？金属盐和沉淀剂的选择原则是什么？ 沉淀法制备催化剂的原理是沉淀反应，金属盐一般首选硝酸盐来提供无机催化剂材料所需的阳离子；金、铂、钯等贵金属不溶于硝酸，但可溶于王水。 沉淀剂的选择原则是：（1）尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂；（2）沉淀便于过滤和洗涤；（3）沉淀剂自身的溶解度要足够大；（4）沉淀物的溶解度应很小；（5）沉淀剂必须无毒，不造成环境污染。

第六章 金属催化剂催化作用

第六章 金属催化剂催化作用 章节分配 一、金属催化剂重要类型及重要催化反应示例 二、乙烯环氧化催化作用 1. 乙烯环氧化工业催化剂 2. 乙烯环氧化反应机理 3. 乙烯环氧化中助催剂、促进剂的作用及新型催化剂 三、氨合成催化剂催化作用 1. 合成氨催化剂简况 2. 熔铁催化剂的结构 3. 各种助剂的作用及含量的最佳值范围 4. 氨合成铁催化剂活性中心模型及其作用机理 四、烃类催化重整催化剂作用原理 1. 催化重整反应及重整催化剂 2. 烃类在过渡金属上的吸附态及烃类脱氢 3. 催化重整作用机理 五、其他重要类型金属催化剂简介 1. 镍系催化剂 2. 裂解气中炔烃选择加氢催化剂 六、金属催化剂的电子迁移、d空穴与催化活性 七、多位理论的几何因素与能量因素 八、对多位理论及电子理论的评价 金属催化剂是固体催化剂中研究得最早、最深入，同时也是获得最广泛应用的一类催化剂，例如，氨的合成(Fe)和氧化(Pt)，有机化合物的

加氢(Ni，Pd，Pt，等)、氢解(Os, Ru，Ni，等)和异构(Ir，Pt，等)，乙烯的氧化(Ag)，CO的加氢(Fe，Co，Ni，Ru，等)以及汽车尾气的净化(Pt，Pd，等)等等。其主要特点是具有很高的催化活性和可以使多种键发生开裂。 (1) 自从上世纪P．Sabatier发现金属镍可催化苯加氢生成环己烷以来，迄今除金属催化剂以外，尚未发现过能催化这一反应的其它类型催化剂．又如，乙烷氢解对金属催化剂来说并非难事．然而除金属催化剂之外，也末发现可使乙烷加氢分解的别种催化剂，另外，如众所周知，F—T合成也只有在金属催化剂上才能进行等等．那么，金属催化剂之所以具有这种高的活性，其内在因素是什么? (2)所有金属催化剂几乎都是过渡金属，而且，金属催化剂的功能又都和d轨道有关，这是为什么? (3)当过渡金属催化剂按其活性排列时，对每个反应都有自己独有的序列，即使对每类反应，至今也未发现它们有相同的序列，什么是决定这种序列的内在因素? (4)对一个反应来说，为什么同类金属又常常有明显不同的选择性? (5)对某些反应来说，单位表面积的催化活性决定于金属的晶面、金属晶粒的大小(如果金属是负载着的)，载体以及制法，为什么对活性有这种差别?又怎样和反应相联系? (6)由两种金属制成的合金催化剂，其催化功能随组分有强大变化，而且又明显地取决于所研究的反应，产生这些效果的原因是什么? 表6-1 金属催化剂类型(按制备方法划分) 催化剂类型催化剂用金属制造方法特点 还原型Ni, Co, Cu, Fe金属氧化物以H2还原 甲酸型Ni, Co金属甲酸盐分解析出金属 Raney型Ni, Co, Cu, Fe金属和铝的合金以NaOH处理，溶提去 铝

氢燃料电池催化剂项目商业计划书--案例模板

氢燃料电池催化剂项目 商业计划书 编制单位：北京中咨国联项目管理咨询有限公司

（项目单位不填写以上各项） 氢燃料电池催化剂项目 商业计划书 （编制参考） 项目名称氢燃料电池催化剂项目商业计划书项目单位（盖章） 地址 电话 传真 电子邮件 联系人 中咨国联出品

保密承诺 本商业计划书内容涉及本公司商业秘密，仅对有投资意向的投资者公开。本公司要求投资公司项目经理收到本商业计划书时做出以下承诺： 妥善保管本商业计划书，未经本公司同意，不得向第三方公开本商业计划书涉及的本公司的商业秘密。 项目经理签字： 接收日期：_______年____月____日

摘要 说明：在两页纸内完成本摘要。 【摘要内容参考】 1.公司基本情况（公司名称、成立时间、注册地区、注册资本，主要股东、股 份比例，主营业务，过去三年的销售收入、毛利润、纯利润，公司地点、电话、传真、联系人。） 2.主要管理者情况（姓名、性别、年龄、籍贯，学历/学位、毕业院校，政治面 目，行业从业年限，主要经历和经营业绩。） 3.项目/服务描述（氢燃料电池催化剂项目/服务介绍，氢燃料电池催化剂项目 技术水平，氢燃料电池催化剂项目的新颖性、先进性和独特性，氢燃料电池催化剂项目的竞争优势。） 4.氢燃料电池催化剂项目研究与开发（已有的技术成果及技术水平，研发队伍 技术水平、竞争力及对外合作情况，已经投入的研发经费及今后投入计划，对研发人员的激励机制。） 5.氢燃料电池催化剂行业及市场（行业历史与前景，市场规模及增长趋势，行 业竞争对手及本公司竞争优势，未来3年市场销售预测。） 6.氢燃料电池催化剂项目营销策略（在价格、促销、建立销售网络等各方面拟 采取的策略及其可操作性和有效性，对销售人员的激励机制。）

氢燃料电池市场调研分析报告

氢燃料电池市场调研分析报告

目录 第一节氢燃料电池为燃料电池主流方向，全球市场空间超3000亿 (6) 一、六类燃料技术各有用武之地，质子交换膜燃料电池实现跨越式发展 (6) 1、质子交换膜燃料电池（PEMFC）：低温运行，主要应用于交通领域 (6) 2、甲醇燃料电池（DMFC）：运行温度适中，主要应用于消费电子 (7) 3、固体氧化物燃料电池（SOFC）：运行温度高，主要应用于电站 (8) 4、碱性燃料电池（AFC）：可用非贵金属催化剂，主要应用于航天领域 (8) 5、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）：运行温度高，大型电站首选 (9) 6、磷酸燃料电池（PAFC）：上一代主流燃料电池技术 (10) 7、各类型电池出货情况：受益交通应用拉动，PEMFC出现跨越式发展 (10) 8、全球燃料电池市场空间有望达到3400亿，PEMFC占多数 (11) 第二节三大应用领域，交通领域最具潜力 (13) 一、交通运输领域：燃料汽车经济性凸显，无人机大有可为 (14) 1、物料搬运车试水在先 (14) 2、氢燃料电池汽车商业化黎明前夜 (14) （1）Mirai推出加速产业拐点到来，专利公开掀起产业化浪潮 (15) 3、成熟技术可保障燃料电池车安全运行 (18) 4、政策助力燃料电池加速发展 (19) 5、经济性在公交车和物流搬运车侧逐步凸显 (20) 6、无人机行业需求迫切 (21) 二、固定式领域：应用最为成熟，多用于分布式电站和备用电源 (22) 1、固定式分散电站：能量利用效率高 (22) 2、备用电源：可靠性高 (24) 三、便携式领域：尚未起飞 (24) 第三节最有发展前景的燃料电池——PEMFC产业链全梳理 (26) 一、氢的生产：天然气重整制氢成本媲美燃油，废氢利用进一步降低使用成本 26 1、分布式制氢 (27) 2、集中式制氢 (27) 二、氢气的提纯：碳氢膜技术替代现有成本高昂的冷却技术 (28)

燃料电池的基本工作原理及主要用途资料

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。