Welche Fortschritte wurden bei der Erforschung der Verwendung eines dreidimensionalen Graphen-Platin-Katalysators in Brennstoffzellen erzielt?

Kürzlich hat die Forschungsgruppe Wang Qi vom Institut für Angewandte Plasmaphysik des Hefei-Instituts für Physikalische Wissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Fortschritte bei der Methanoloxidationsreaktion erzielt. Der relevante Inhalt wurde in Applied Surface Science veröffentlicht.

Das Prinzip der Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC) besteht darin, dass während der Redoxreaktion das Methanol der Anode unter Einwirkung eines Katalysators Elektronen verliert und durch den externen Stromkreis zur Kathode gelangt. Gleichzeitig werden Wasserstoffionen (saure Elektrolyte) durch die Elektrolytmembran von der Anode zur Kathode übertragen, und der Sauerstoff der Kathode wird dann katalysiert, um Elektronen zu bilden, die eine Stromschleife bilden und elektrische Energie liefern. Katalysatoren sind für die Methanoloxidationsreaktion der Anode sehr wichtig. In den letzten Jahren wurde die damit verbundene Forschung immer eingehender, hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Verwendungsrate von Edelmetallkatalysatoren, der Modifizierung von Trägern und der Herstellung von Legierungskatalysatoren, um die Widerstandsfähigkeit gegen Vergiftungen zu verbessern. Platin (Pt) ist ein wertvoller Metallkatalysator mit hervorragender Leistung und wurde von Forschern beachtet. Der Träger, der Platin-Nanopartikel trägt, hat häufig einen großen Einfluss auf die endgültige katalytische Leistung. Graphenoxid wird häufig als Träger für Edelmetalle verwendet. Die direkte Verwendung von Graphenoxid als Träger erreicht jedoch nicht den gewünschten elektrochemischen Leistungstest.

Die Forscher bauten Graphen (GO) -oxid und Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) zu einer dreidimensionalen Struktur zusammen und luden dann Platin. Der dreidimensionale Graphen-Kohlenstoff-Nanoröhren-Katalysator (Pt / GNTs) mit einer großen spezifischen Oberfläche kann durch Wasserstoffplasmaentladung erhalten werden, die ausgezeichnete katalytische Eigenschaften der Methanoloxidation aufweist. Die Vorteile dieser technischen Routensynthese von GO und CNT bestehen darin, dass dreidimensionale Verbundstrukturen durch Selbstorganisation gebildet werden, was die spezifische Oberfläche vergrößert und die Verteilung von Platin-Nanopartikeln fördert. Anschließend erstellten die Forscher im Experiment eine Reihe verschiedener GO- und CNT-Qualitätsverhältnisse (GO: CNT = 0: 1, 1: 6, 1: 4, 1: 2, 1: 1, 2: 1, 4: 1, 6: 1 und 1: 0) Katalysatoren ergaben die Ergebnisse, dass GO: CNTs = 1: 2 die besten katalytischen Eigenschaften für Methanol hatten und die Stromdichte 691,1 mA / mg betrug, was 87,7% höher war als die von kommerzielle Platinkohlenstoffkatalysatoren. %, Es ist auch den meisten anderen Katalysatoren überlegen, über die berichtet wurde, und behält nach dem 3600s CA-Test eine hohe Stromdichte bei. Diese Studie ist von großer Bedeutung für die Herstellung eines hocheffizienten Katalysators für die Methanoloxidation und bietet eine neue Denkweise für die Herstellung dreidimensionaler Graphen-Träger.

Die Forschungsarbeit wurde von der National Natural Science Foundation, dem Anhui Outstanding Youth Science Fund, der Youth Promotion Association der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und dem Dean's Fund des Hefei Research Institute unterstützt.

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