Какие успехи были достигнуты в исследованиях по использованию трехмерного графен-платинового катализатора в топливных элементах?

Недавно исследовательская группа Ван Ци из Института прикладной физики плазмы Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук достигла успехов в реакции окисления метанола. Соответствующий контент был опубликован в Applied Surface Science.

Принцип прямого метанольного топливного элемента (DMFC) заключается в том, что во время окислительно-восстановительной реакции метанол анода теряет электроны под действием катализатора и проходит через внешнюю цепь к катоду. В то же время ионы водорода (кислотные электролиты) переносятся от анода к катоду через электролитную мембрану, а кислород катода затем катализируется для восстановления с образованием электронов, которые образуют токовую петлю и обеспечивают электрическую энергию. Катализаторы очень важны для реакции окисления метанола на аноде. В последние годы соответствующие исследования становятся все более и более глубокими, в основном из аспектов повышения степени использования катализаторов из драгоценных металлов, модификации носителей и приготовления катализаторов из сплавов для улучшения способности противостоять отравлению. Платина (Pt) - это ценный металлический катализатор с превосходными характеристиками, на который исследователи обратили внимание. Носитель, несущий наночастицы платины, часто оказывает большое влияние на конечные каталитические характеристики. Оксид графена часто используется в качестве носителя для драгоценных металлов. Однако прямое использование оксида графена в качестве носителя не дает желаемых результатов электрохимического теста.

Исследователи собрали оксид графена (GO) и углеродные нанотрубки (УНТ), чтобы сформировать трехмерную структуру, а затем загрузили платину. Трехмерный катализатор на основе графен-углеродных нанотрубок (Pt / GNT) с большой удельной поверхностью может быть получен с помощью водородного плазменного разряда, который имеет превосходные каталитические свойства окисления метанола. Преимущества этого технического пути синтеза ГО и УНТ заключаются в том, что трехмерные композитные структуры образуются путем самосборки, что увеличивает удельную поверхность и более способствует распределению наночастиц платины. Впоследствии исследователи подготовили серию различных соотношений качества GO и CNT в эксперименте (GO: CNTs = 0: 1, 1: 6, 1: 4, 1: 2, 1: 1, 2: 1, 4: 1, 6: 1 и 1: 0), результаты показали, что GO: CNT = 1: 2 обладают лучшими каталитическими свойствами для метанола, а плотность тока достигает 691,1 мА / мг, что на 87,7% выше, чем у коммерческие платиноуглеродные катализаторы. %, Он также превосходит большинство других катализаторов, о которых сообщалось, и поддерживает высокую плотность тока после теста CA 3600 с. Это исследование имеет большое значение для приготовления высокоэффективного катализатора окисления метанола и дает новый взгляд на приготовление трехмерных носителей графена.

Исследовательская работа была поддержана Национальным фондом естественных наук, Фондом выдающейся молодежной науки Аньхоя, Ассоциацией содействия молодежи Китайской академии наук и деканатом Исследовательского института Хэфэй.

Страница содержит содержимое машинного перевода.