第四章 燃料电池材料

1、第四章第四章燃料电池（燃料电池（Fuel cell )材料材料介绍内容介绍内容4.1 燃料电池介绍燃料电池介绍4.2 质子交换膜燃料电池材料质子交换膜燃料电池材料 4.3 熔融碳酸盐燃料电池材料熔融碳酸盐燃料电池材料4.4 固体氧化物燃料电池材料固体氧化物燃料电池材料4.5 燃料电池的应用与前景燃料电池的应用与前景4.1 燃料电池介绍燃料电池介绍4.1.1 简介简介 (1)什么是燃料电池？什么是燃料电池？简单地说，燃料电池简单地说，燃料电池1 1(Fuel Cell，简称，简称FC)是是一种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为一种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的电化学装置。电能的

2、电化学装置。 作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电、作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电、水电和核电之后的第四种发电方式。与火力发电水电和核电之后的第四种发电方式。与火力发电相比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过程相比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过程是是直接直接方式，如图方式，如图 1-1 所示。所示。传统技术传统技术热能热能 动能动能 电能电能 化学能化学能 图图4-1燃料电池燃料电池直接直接发电与传统发电与传统间接间接发电的比较发电的比较(2) 燃料电池发展过程中的重大事燃料电池发展过程中的重大事件件 1839年，英国的格罗夫发明年，英国的格罗夫发明“气体伏打电池气体伏打电池”

3、，格罗夫，格罗夫也被称为也被称为“燃料电池之父燃料电池之父”； 1896年，美国的雅克研制成功第一个数百瓦（大约年，美国的雅克研制成功第一个数百瓦（大约300瓦）瓦）的的煤燃料电池煤燃料电池； 1897年，德国的能斯特发明年，德国的能斯特发明“能斯特物质能斯特物质”-YSZ（85%ZrO2+15%Y2O3),该物质是目前广泛使用的高温该物质是目前广泛使用的高温固体氧固体氧化物燃料电池化物燃料电池的电解质材料；的电解质材料； 1959年，英国的培根和弗洛斯特研制成功年，英国的培根和弗洛斯特研制成功6KW碱性燃料碱性燃料电池电池系统系统,并用来驱动叉车、圆盘锯和电焊机；丽斯并用来驱动叉车、圆盘锯和

4、电焊机；丽斯-查尔莫斯查尔莫斯公司开发出第一辆碱性燃料电池拖拉机，可以推动公司开发出第一辆碱性燃料电池拖拉机，可以推动3000lb (1lb =0.4536kg)的重物；的重物；65年，用于阿波罗登月飞船；年，用于阿波罗登月飞船；67年，通用年，通用汽车开发成功第一辆碱性燃料电池电动汽车汽车开发成功第一辆碱性燃料电池电动汽车Electrovan。 1960年，美国通用电气公司开发成功年，美国通用电气公司开发成功质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池；接下来几年，质子交换膜燃料电池被美国应用于双子星座飞接下来几年，质子交换膜燃料电池被美国应用于双子星座飞船；船； 1979年，在美国纽约完成了年，在

5、美国纽约完成了4.5MW磷酸燃料电池磷酸燃料电池电厂的电厂的测试；测试；1986年，洛斯阿拉莫斯国家实验室（年，洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）开发成功）开发成功第一辆磷酸燃料电池公共汽车；第一辆磷酸燃料电池公共汽车；1991年，日本千叶县的年，日本千叶县的11MW磷酸燃料电池试验电厂达到设计功率；磷酸燃料电池试验电厂达到设计功率； 1996年，美国加利福尼亚州的年，美国加利福尼亚州的2MW 熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池试验电厂开始供电。试验电厂开始供电。 4.1.2 燃料电池的构造燃料电池的构造燃料电池主要构成：阴极、阳极及电解质燃料电池主要构成：阴极、阳极及电解质（电极一般采用多

6、孔材料）。（电极一般采用多孔材料）。4.1.3 燃料电池的工作原理燃料电池的工作原理 虽然燃料电池的种类很多并且不同类虽然燃料电池的种类很多并且不同类型的燃料电池的电极反应各有不同，但都型的燃料电池的电极反应各有不同，但都是由阴极是由阴极阳极阳极电解质这几个基本单元电解质这几个基本单元构成，其工作原理是一致的。构成，其工作原理是一致的。 以简单的酸性电解质氢氧燃料电池为例说明燃料以简单的酸性电解质氢氧燃料电池为例说明燃料电池的工作原理。电池的工作原理。燃料电池的基本反应如下：燃料电池的基本反应如下： 燃料气（氢气甲烷等）在阳极催化剂的作用下发生氧化反应，生成阳离子并给出自由电子。 氧化物（通常

7、为氧气）在阴极催化剂的作用下发生还原反应，得到电子并产生阴离子。 阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过质子导阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过质子导电而电子绝缘的电解质运动到相对应的另外一个电极上，电而电子绝缘的电解质运动到相对应的另外一个电极上，生成反应产物并随未反应完全的反应物一起排到电池外生成反应产物并随未反应完全的反应物一起排到电池外。与此同时，电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反应过程达到物质的平衡与电荷的平衡，外部用电器就获得了燃料电池所提供的电能。燃料电池的工作原理：燃料电池的工作原理： 相同点相同点：电化学反应的两个电极半反应分别在阴极和阳电化学反应的两个电极半反

8、应分别在阴极和阳极上发生，从而在外电路产生电流来发电的。极上发生，从而在外电路产生电流来发电的。 不同点不同点：普通一次电池是一个封闭体系，与外界只有能：普通一次电池是一个封闭体系，与外界只有能量交换而没有物质交换。量交换而没有物质交换。燃料电池是一个敞开体系，与外燃料电池是一个敞开体系，与外界不仅有能量的交换，也存在物质的交换。界不仅有能量的交换，也存在物质的交换。燃料电池与普通电池比较：燃料电池与普通电池比较：4.1.4 燃料电池的类型和各类型的特点燃料电池的类型和各类型的特点燃燃料料电电池池碱性燃料电池（碱性燃料电池（AFC）磷酸燃料电池（磷酸燃料电池（PAFC）熔融碳酸盐燃料电池（熔融

9、碳酸盐燃料电池（MCFC）固体氧化物燃料电池（固体氧化物燃料电池（SOFC）质子交换膜燃料电池（质子交换膜燃料电池（PEMFC）表表4 4-1 五种燃料电池特点五种燃料电池特点表表4 4-2 五种燃料电池特点五种燃料电池特点表表4 4-2 五种燃料电池特点五种燃料电池特点几种特殊类型的燃料电池几种特殊类型的燃料电池直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池(DMFC)再生燃料电池再生燃料电池(RFC)直接碳燃料电池直接碳燃料电池(DCFC)特特殊殊燃燃料料电电池池几种特殊类型的燃料电池几种特殊类型的燃料电池直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池(DMFC)再生燃料电池再生燃料电池(RFC)直接碳燃料电池直接碳

10、燃料电池(DCFC)特特殊殊燃燃料料电电池池燃料是液态的燃料是液态的甲醇，发展迅甲醇，发展迅速，商业潜力速，商业潜力大大几种特殊类型的燃料电池几种特殊类型的燃料电池直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池(DMFC)再生燃料电池再生燃料电池(RFC)直接碳燃料电池直接碳燃料电池(DCFC)特特殊殊燃燃料料电电池池以氢为基础的利以氢为基础的利用可再生能源的用可再生能源的闭合循环发电系闭合循环发电系统统 几种特殊类型的燃料电池几种特殊类型的燃料电池直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池(DMFC)再生燃料电池再生燃料电池(RFC)直接碳燃料电池直接碳燃料电池(DCFC)特特殊殊燃燃料料电电池池唯一使用固唯一使用

11、固体燃料的燃体燃料的燃料电池料电池4.1.5 燃料电池的特性燃料电池的特性特特性性优点优点存在存在问题问题燃料来源广泛燃料来源广泛高效率高效率可靠性高可靠性高良好的环境效应良好的环境效应良好的操作性能良好的操作性能灵活性高灵活性高发展潜力大发展潜力大(1)(1) 高效率高效率 在燃料电池中在燃料电池中，燃料不是被燃烧变为热能燃料不是被燃烧变为热能,而而是直接发电是直接发电, 不受卡诺热机效率的限制。不受卡诺热机效率的限制。理论上理论上讲，燃料电池可将燃料能量的讲，燃料电池可将燃料能量的90%转化为可利用转化为可利用的电和热，实际效率可望在的电和热，实际效率可望在80%以上以上 。这样的高。这样

12、的高效率是史无前例的。效率是史无前例的。 燃料电池的效率与其规模无关，因而在保持高燃料效燃料电池的效率与其规模无关，因而在保持高燃料效率时，燃料电池可在其半额定功率下运行。率时，燃料电池可在其半额定功率下运行。 封闭体系蓄电池与外界没有物质的交换封闭体系蓄电池与外界没有物质的交换, 输出输出能量不能量不会随时间变化，但是燃料电池由于不断补充燃料，会随时间变化，但是燃料电池由于不断补充燃料，随着时随着时间延长，其输出能量也越多间延长，其输出能量也越多。燃料电池发电厂可设在用户燃料电池发电厂可设在用户附近，这样可大大减少传输费用及传输损失。附近，这样可大大减少传输费用及传输损失。 燃料电池的另一个

13、特点是在其燃料电池的另一个特点是在其发电的同时可产生热水发电的同时可产生热水和蒸汽和蒸汽。其电热输出比约为。其电热输出比约为1.0，而汽轮机为，而汽轮机为0.5。这表明。这表明在相同的电负荷下，燃料电池的热载为燃烧发电机的在相同的电负荷下，燃料电池的热载为燃烧发电机的2倍。倍。 （2 2）可靠性）可靠性 与燃烧涡轮机循环系统或内燃机相比，燃料电池的转与燃烧涡轮机循环系统或内燃机相比，燃料电池的转动部件很少，因而系统更加安全可靠；动部件很少，因而系统更加安全可靠；电池组合是模块结构电池组合是模块结构, , 维修方便；处于额定功率以上过载运行时维修方便；处于额定功率以上过载运行时, ,它也能承受而

14、效它也能承受而效率变化不大；当负载有变化时率变化不大；当负载有变化时, ,它的响应速度也快。它的响应速度也快。燃料电燃料电池系统发生的唯一事故就是效率降低。池系统发生的唯一事故就是效率降低。（3 3）良好的环境效益）良好的环境效益 燃料电池正是符合环境需求的高效洁净能源。燃料电池正是符合环境需求的高效洁净能源。l燃料电池中燃料的电化学反应副产物是水，其量极少燃料电池中燃料的电化学反应副产物是水，其量极少l燃料电池发电厂没有噪声源，工作环境非常安静燃料电池发电厂没有噪声源，工作环境非常安静l燃料电池是各种能量转换装置中危险性最小的燃料电池是各种能量转换装置中危险性最小的 燃料电池的环境友好性是使

15、其具有极强生命力和长远发燃料电池的环境友好性是使其具有极强生命力和长远发展潜力的主要原因。展潜力的主要原因。 （4 4） 良好的操作性能良好的操作性能 燃料电池具有其它技术无可比拟的优良的操作性能，节省了燃料电池具有其它技术无可比拟的优良的操作性能，节省了运行费用。其发电系统对负载变动的响应速度快，无论处于额定运行费用。其发电系统对负载变动的响应速度快，无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行，它都能承受，功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行，它都能承受，并且发电效率波动不大，供电稳定性高。并且发电效率波动不大，供电稳定性高。 （5 5） 灵活性灵活性 燃料电池发电厂可在燃

16、料电池发电厂可在2年内建成投产，其效率与规模无关，年内建成投产，其效率与规模无关，可根据用户需求而增减发电容量。这对电力公司和用户来说是最可根据用户需求而增减发电容量。这对电力公司和用户来说是最关键的因素及经济利益所在。关键的因素及经济利益所在。 燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少维护简燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少维护简单，费用低，适合用做偏远地区单，费用低，适合用做偏远地区环境恶劣以及特殊场合（如空环境恶劣以及特殊场合（如空间站和航天飞机）的电源。间站和航天飞机）的电源。（6 6）燃料来源广泛）燃料来源广泛 燃料电池可以使用多种初级燃料，如天然气燃料电池可以使用

17、多种初级燃料，如天然气煤气煤气甲醇甲醇乙醇乙醇汽油，也可以使用发电厂不宜使用的低质燃料，如褐汽油，也可以使用发电厂不宜使用的低质燃料，如褐煤煤废木废木废纸，甚至城市垃圾，当然这些燃料需经过重整处废纸，甚至城市垃圾，当然这些燃料需经过重整处理后才能使用。理后才能使用。（7 7）发展潜力）发展潜力 燃料电池在效率上的突破，使其可与所有的传统发电技术燃料电池在效率上的突破，使其可与所有的传统发电技术竞争。作为正在发展的技术，磷酸燃料电池已有了令人鼓舞的竞争。作为正在发展的技术，磷酸燃料电池已有了令人鼓舞的进展。熔盐碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池，将在未来进展。熔盐碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电

18、池，将在未来1520年年内产生飞跃性进步。而其它传统的发电技术，如汽轮内产生飞跃性进步。而其它传统的发电技术，如汽轮机机内燃机等，由于价格内燃机等，由于价格污染等问题，其发展似乎走到了尽污染等问题，其发展似乎走到了尽头。头。4.1.5 燃料电池的特性燃料电池的特性特特性性优点优点存在存在问题问题市场价格昂贵市场价格昂贵高温时寿命及高温时寿命及稳定性不理想稳定性不理想燃料电池技燃料电池技术不够普及术不够普及没有完善的燃没有完善的燃料供应体系料供应体系4.1.6 燃料电池的应用燃料电池的应用 燃料电池可以作为宇宙飞船，人造卫星，宇燃料电池可以作为宇宙飞船，人造卫星，宇宙空间站等航天系统的能源，也可

19、以用于并网发宙空间站等航天系统的能源，也可以用于并网发电的高效电站；它可以作为大型厂矿的独立供电电的高效电站；它可以作为大型厂矿的独立供电系统，也可作为城市工业区，繁华商业区，高层系统，也可作为城市工业区，繁华商业区，高层建筑物，边远地区和孤立海岛的小型供电站，此建筑物，边远地区和孤立海岛的小型供电站，此外，它还能用于大型通信设备和家庭的备用电源外，它还能用于大型通信设备和家庭的备用电源以及交通工具的牵引动力等。以及交通工具的牵引动力等。 应用方面应用方面可移动电源可移动电源便携式电源便携式电源航空电源航空电源应急电源应急电源计算机电源计算机电源电动车电动车电动船电动船居民热居民热电联供电联供

20、现场热现场热电联供电联供分散式电站分散式电站大型发电站大型发电站几瓦几瓦1KW5200KW200KW1MW220MW100-300MW 五种燃料电池各自处于不同的发展阶段。五种燃料电池各自处于不同的发展阶段。 AFC是最成熟的燃料电池技术，其应用领域主要在空是最成熟的燃料电池技术，其应用领域主要在空间技术方面。在欧洲，间技术方面。在欧洲，AFC在陆地上的应用一直没有间断。在陆地上的应用一直没有间断。 PAFC试验电厂的功率达到试验电厂的功率达到1.311MW，50250KW的工作电站已进入商业化阶段，但成本较高。的工作电站已进入商业化阶段，但成本较高。 MCFC和和SOFC被认为最适合供发电，

21、被认为最适合供发电，MCFC试验电试验电厂的功率达到厂的功率达到MW级，几十至级，几十至250KW工作电站接近商业工作电站接近商业化。化。SOFC的研究开发仍处于起步阶段，功率小于的研究开发仍处于起步阶段，功率小于100KW。 PEMFC在在90年代发展很快，特别是作为便携式电源年代发展很快，特别是作为便携式电源和机动车电源，但目前的成本太高，还无法与传统电源竞和机动车电源，但目前的成本太高，还无法与传统电源竞争。争。 4.1.7 燃料电池待开发的课题燃料电池待开发的课题 燃料电池还没有定型，人们改进燃料电池的热情一燃料电池还没有定型，人们改进燃料电池的热情一 直未减。新型直接甲醇燃料电池，高

22、温质子交换膜燃料直未减。新型直接甲醇燃料电池，高温质子交换膜燃料 电池，低温固体氧化物燃料电池和微型燃料电池正在发电池，低温固体氧化物燃料电池和微型燃料电池正在发 展中，新技术展中，新技术新材料新材料新工艺不断涌现。燃料电池的新工艺不断涌现。燃料电池的 发展目标必须定位发展目标必须定位在投资成本能与其它发电方式在投资成本能与其它发电方式竞争，竞争， 而不是只是依靠高效率而不是只是依靠高效率低排放低排放安装维护简单安装维护简单可靠可靠 性好性好长寿命长寿命低污染低污染适应性强等优势去影响市场。适应性强等优势去影响市场。 待开发的课题待开发的课题具体见表具体见表4-3。表表4 4-3 燃料电池待开

23、发的课题燃料电池待开发的课题4.2 质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池关键部件关键部件双极板双极板膜电极膜电极质子交换膜质子交换膜电催化剂电催化剂 (1)双极板双极板概念概念 起支撑、集流、分割氧化剂与还原剂作起支撑、集流、分割氧化剂与还原剂作用并引导氧化剂和还原剂在电池内电极表用并引导氧化剂和还原剂在电池内电极表面流动的导电隔板通称为面流动的导电隔板通称为双极板双极板。4.2.1 双极板双极板（2）双极板的功能与特点双极板的功能与特点功功能能特特点点分割氧化剂分割氧化剂与还原剂与还原剂集流作用集流作用支撑膜电极、支撑膜电极、保持电池堆结保持电池堆结构稳定构稳定不能用多孔不能用多孔透气材料透

24、气材料电的良导体电的良导体具有一定的强度具有一定的强度适应电池的工作适应电池的工作环境，具有抗腐环境，具有抗腐蚀能力蚀能力热的良导体热的良导体(3) 双极板的种类双极板的种类广广泛泛采采用用石墨板石墨板金属板金属板复合双极板复合双极板（a）石墨板石墨板石石墨墨板板无孔石墨板无孔石墨板注塑石墨板注塑石墨板无孔石墨板的优缺点无孔石墨板的优缺点优点优点化学稳定性好化学稳定性好电导率高电导率高阻气性能好阻气性能好缺点：比较脆，机械加工加大难度，缺点：比较脆，机械加工加大难度， 成本高。成本高。 加拿大加拿大Ballard公司所发展的公司所发展的Mark500(5KW)、Mark513(10KW)和和M

25、ark700(25-30KW)电池组均采电池组均采用无孔纯石墨双极板。用无孔纯石墨双极板。注塑石墨板注塑石墨板 主要采用石墨粉或炭粉与树脂（酚醛树脂、主要采用石墨粉或炭粉与树脂（酚醛树脂、环氧树脂等）、导电胶黏剂相混合，有的还在混环氧树脂等）、导电胶黏剂相混合，有的还在混合物中加入金属粉末、细金属网以增加其导电性，合物中加入金属粉末、细金属网以增加其导电性，加入碳纤维、陶瓷纤维以增加其强度。加入碳纤维、陶瓷纤维以增加其强度。 优点：降低了成本，缩短了生产周期。优点：降低了成本，缩短了生产周期。 Emanuelson将纯石墨粉和炭化热固化树脂各将纯石墨粉和炭化热固化树脂各50%混合注塑成所需的双

26、极板，然后石墨化，得到混合注塑成所需的双极板，然后石墨化，得到3.8mm厚的石墨板，电阻率和纯石墨相比提高了厚的石墨板，电阻率和纯石墨相比提高了约约10倍，比较适合用于磷酸盐燃料电池和质子交倍，比较适合用于磷酸盐燃料电池和质子交换膜燃料电池。该双极板化学稳定性好，降低了换膜燃料电池。该双极板化学稳定性好，降低了机加工费用。机加工费用。（b）金属板）金属板优点优点好的导电及热传导性能好的导电及热传导性能金属的气体不透过性使其成为阻隔氧金属的气体不透过性使其成为阻隔氧化剂和还原剂的理想材料化剂和还原剂的理想材料金属材料良好的机加工性能使得流金属材料良好的机加工性能使得流场的加工非常简单场的加工非常

27、简单常用的金常用的金属双极板属双极板铝铝316#不锈钢不锈钢23钛钛5镍镍金属板金属板的制作的制作极板成型极板成型表面处理表面处理表面涂层表面涂层金属板的缺点金属板的缺点 金属材料金属材料耐腐蚀性能比较差耐腐蚀性能比较差，满足不了燃料电池，满足不了燃料电池长期稳定运行的需要，长期稳定运行的需要，表面钝化表面钝化会导致双极板和膜会导致双极板和膜电阻扩散层接触电阻增大，降低燃料电池输出功率。电阻扩散层接触电阻增大，降低燃料电池输出功率。（c）复合双极板）复合双极板复合双复合双极板极板金属基复合双极板金属基复合双极板碳基复合材料双极板碳基复合材料双极板l美国美国Los Alamos国家实验室开发了金

28、属基复合双国家实验室开发了金属基复合双极板，该金属基复合双极板综合了多孔石墨、聚极板，该金属基复合双极板综合了多孔石墨、聚碳酸酯塑料和不锈钢等材料的优点。这种复合材碳酸酯塑料和不锈钢等材料的优点。这种复合材料稳定性好，成本低。料稳定性好，成本低。l美国美国Los Alamos国家实验室和国家实验室和Energy Partners公公司将石墨粉与热塑性树脂均匀混合，有时还需要司将石墨粉与热塑性树脂均匀混合，有时还需要加入催化剂、阻滞剂、脱模剂和增强剂，在一定加入催化剂、阻滞剂、脱模剂和增强剂，在一定温度下模压成型。该材料具温度下模压成型。该材料具有制作工艺简单、周有制作工艺简单、周期短、成本低及

29、易于规模化生产的优点。期短、成本低及易于规模化生产的优点。4.2.2 质子交换膜质子交换膜 质子交换膜是质子交换膜是PEMFC的核心元件。燃料电池用的的核心元件。燃料电池用的质子交换膜的基本要求为：质子交换膜的基本要求为：（1）电导率高电导率高（高选择性地离子导电而非电子导电）（高选择性地离子导电而非电子导电）（2）化学稳定性好化学稳定性好（耐酸碱和抗氧化还原能力）（耐酸碱和抗氧化还原能力）（3）热稳定性好热稳定性好（4）良好的力学性能良好的力学性能（如强度和柔韧性）（如强度和柔韧性）（5）反应气体的透气率低反应气体的透气率低（6）水的电渗曳引系数小水的电渗曳引系数小（7）作为反应介质要有利于

30、电极反应作为反应介质要有利于电极反应 （8）价格低廉价格低廉种类种类聚苯甲醛磺酸聚苯甲醛磺酸聚苯乙烯磺酸聚苯乙烯磺酸全氟型磺酸全氟型磺酸种类种类聚苯甲醛磺酸聚苯甲醛磺酸聚苯乙烯磺酸聚苯乙烯磺酸全氟型磺酸全氟型磺酸最初尝试，该膜最初尝试，该膜很脆，干燥时易很脆，干燥时易龟裂龟裂种类种类聚苯甲醛磺酸聚苯甲醛磺酸聚苯乙烯磺酸聚苯乙烯磺酸全氟型磺酸全氟型磺酸较成功，较成功，60下使用寿命为下使用寿命为200小时小时种类种类聚苯甲醛磺酸聚苯甲醛磺酸聚苯乙烯磺酸聚苯乙烯磺酸全氟型磺酸全氟型磺酸即即Nafion系列产品，系列产品，化学稳定性非常好，化学稳定性非常好，在燃料电池中使用在燃料电池中使用寿命超过寿

31、命超过57000小小时时 （1）全氟磺酸膜）全氟磺酸膜l这种膜的结构颇似聚四氟乙烯（这种膜的结构颇似聚四氟乙烯（PTFE），因此具），因此具有极高的化学稳定性，尤其是在强氧化还原条件有极高的化学稳定性，尤其是在强氧化还原条件下。下。l和磷酸电解质相比，该膜是一种较为理想的电化和磷酸电解质相比，该膜是一种较为理想的电化学反应介质。贵金属催化剂在该介质中对氧化还学反应介质。贵金属催化剂在该介质中对氧化还原反应的催化活性比较高。原反应的催化活性比较高。l在低湿度或高温条件下因为缺水导致电导率低。在低湿度或高温条件下因为缺水导致电导率低。涉及问题涉及问题l水管理问题水管理问题 全氟型磺酸膜具有很高的质

32、子全氟型磺酸膜具有很高的质子电导率，但质子是以水合离子的形式存在电导率，但质子是以水合离子的形式存在的的l一氧化碳的中毒效应及燃料的选择一氧化碳的中毒效应及燃料的选择l冷却和热的回收问题冷却和热的回收问题 缺点缺点l制作困难、成本高制作困难、成本高l对温度和含水量要求高，最佳工作温度为对温度和含水量要求高，最佳工作温度为70-90，超过此温度会使其含水量急剧下降，导电性迅速超过此温度会使其含水量急剧下降，导电性迅速下降下降l某些碳氢化合物，如甲醇等渗透率较高，不适合某些碳氢化合物，如甲醇等渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池的质子交换膜用作直接甲醇燃料电池的质子交换膜（2）全氟型磺酸膜的改性

33、全氟型磺酸膜的改性水平衡涉及到的机理：水平衡涉及到的机理：u 通过加湿反应气体带入的水分通过加湿反应气体带入的水分u 在电极一侧有电化学反应生成的水在电极一侧有电化学反应生成的水u 在电场作用下水从阳极向阴极的电渗传输在电场作用下水从阳极向阴极的电渗传输u 在浓差作用下水从阴极向阳极的扩散在浓差作用下水从阴极向阳极的扩散u 阴极空气尾气带走的水分阴极空气尾气带走的水分l减少膜的厚度以有利于水的扩散减少膜的厚度以有利于水的扩散l在膜中掺杂吸水性的氧化物纳米级颗粒或固体无在膜中掺杂吸水性的氧化物纳米级颗粒或固体无机质子导体颗粒机质子导体颗粒用非水或低挥发性溶剂溶胀的全氟性磺酸膜用非水或低挥发性溶剂

34、溶胀的全氟性磺酸膜l早在早在1994年年Savinell等尝试用磷酸处理等尝试用磷酸处理Nafion膜，在膜，在150下得到的电导率为下得到的电导率为0.05 S/cm。但是组装电池没有成功，不。但是组装电池没有成功，不过提供了一条很好的思路。过提供了一条很好的思路。lDoyle等采用等采用3-甲基三氟咪唑和甲基三氟咪唑和3-甲基三氟硼酸盐来溶胀全甲基三氟硼酸盐来溶胀全氟型磺酸膜，在氟型磺酸膜，在180 下得到的电导率达到下得到的电导率达到0.1 S/cm。l另一种最有可能代替水的有机溶剂是杂环化合物，如咪唑、另一种最有可能代替水的有机溶剂是杂环化合物，如咪唑、吡唑或苯并咪唑等。吡唑或苯并咪唑

35、等。Kreuer等向硫酸中加入杂环化合物后等向硫酸中加入杂环化合物后发现浓度为发现浓度为100%的硫酸溶液的电导有显著增加。的硫酸溶液的电导有显著增加。Sun等制等制备了咪唑和咪唑盐溶液溶胀的无水备了咪唑和咪唑盐溶液溶胀的无水Nafion膜，在膜，在100 下下的无水电导率为的无水电导率为10-3 S/cm。含聚四氟乙烯的超薄膜含聚四氟乙烯的超薄膜超薄膜超薄膜的优点的优点减小膜的比电阻减小膜的比电阻降低材料成本降低材料成本改善水在膜中的传输和分布改善水在膜中的传输和分布但技术上的难点是超薄膜的机械强度低，但技术上的难点是超薄膜的机械强度低，尤其是水溶胀和高温条件下。尤其是水溶胀和高温条件下。l

36、近年来，用多孔聚四氟乙烯加强的复合膜，把这近年来，用多孔聚四氟乙烯加强的复合膜，把这种愿望变成现实。种愿望变成现实。l对采用多孔聚丙烯、膨胀的聚四氟乙烯、聚砜和对采用多孔聚丙烯、膨胀的聚四氟乙烯、聚砜和微玻璃纤维绒等复合膜也进行了初步的探索。微玻璃纤维绒等复合膜也进行了初步的探索。l这些强化膜可以做到这些强化膜可以做到5-30 m厚，且具有良好的导厚，且具有良好的导电和力学性能。因为膜薄，水从阴极到阳极的反电和力学性能。因为膜薄，水从阴极到阳极的反扩散得到加强，水的管理以及膜的平均电导得到扩散得到加强，水的管理以及膜的平均电导得到改善。改善。含有吸湿性氧化物的复合膜含有吸湿性氧化物的复合膜 l

37、将全氟型磺酸膜改性的另一有效方法是二次浇注含有吸湿将全氟型磺酸膜改性的另一有效方法是二次浇注含有吸湿性氧化物如性氧化物如SiO2和和TiO2等的复合膜。等的复合膜。l实验表明，含有这些氧化物的复合膜的吸水性高于一般的实验表明，含有这些氧化物的复合膜的吸水性高于一般的Nafion膜。膜。l对于二次浇注成膜并经过对于二次浇注成膜并经过80干燥处理过的干燥处理过的Nafion膜，在膜，在60 下的水蒸气中可以吸水下的水蒸气中可以吸水17%（质量（质量),而含有而含有3%（质（质量）尺寸为量）尺寸为7nm的的SiO2颗粒的复合膜，其吸水性则为颗粒的复合膜，其吸水性则为43%（质量）。（质量）。l开发这

38、样改性膜的一个出发点是为了实现低温电池运行时开发这样改性膜的一个出发点是为了实现低温电池运行时的内加湿或称自加湿技术。后来采用这种复合膜也实现了的内加湿或称自加湿技术。后来采用这种复合膜也实现了电池的高温运转。电池的高温运转。l该法的功能是单一的，即改善水的保持。该法的功能是单一的，即改善水的保持。含有固体无机质子导体的复合膜含有固体无机质子导体的复合膜无机固体无机固体质子导体质子导体磷酸氢锆磷酸氢锆杂多酸杂多酸酸式盐酸式盐含有固体无机质子导体的复合膜含有固体无机质子导体的复合膜无机固体无机固体质子导体质子导体磷酸氢锆磷酸氢锆杂多酸杂多酸酸式盐酸式盐具有很好的质子交换能力，具有很好的质子交换能

39、力，有有、两类层状结构化合物，两类层状结构化合物，300的温度范围内具有很好的温度范围内具有很好的质子导电能力的质子导电能力含有固体无机质子导体的复合膜含有固体无机质子导体的复合膜无机固体无机固体质子导体质子导体磷酸氢锆磷酸氢锆杂多酸杂多酸酸式盐酸式盐其其 晶晶 体结构中有体结构中有29个个结结 晶晶 水，具有很高的水，具有很高的质子电导率，近年来质子电导率，近年来更大的研究兴趣是用更大的研究兴趣是用于复合膜的开发于复合膜的开发含有固体无机质子导体的复合膜含有固体无机质子导体的复合膜无机固体无机固体质子导体质子导体磷酸氢锆磷酸氢锆杂多酸杂多酸酸式盐酸式盐MHXO4, M是大尺寸是大尺寸的金属质

40、点，如的金属质点，如Rb,Cs24或者或者NH4+, X是是S、Se、P或或As。 CsHSO4随温度升高，经过多步的相变，在温度高于141时，其氢键处于动态无序的网络状态，因此具有较高的质子电导率较高的质子电导率，可达 10-2S/cm数量级。具有较高的热稳定性较高的热稳定性和电化学稳定性电化学稳定性，且其电导率和周围气氛中的相对湿度无关。对它研究更多的努力是制作燃料电池的复合膜。（3）非全氟磺酸膜及其复合膜）非全氟磺酸膜及其复合膜 近年来对非全氟的、特别是磺化的碳氢高分近年来对非全氟的、特别是磺化的碳氢高分子膜的开发研究工作非常活跃。子膜的开发研究工作非常活跃。非全氟高分子非全氟高分子材料

41、的类型材料的类型含氟高分子材料含氟高分子材料聚硅氧烷聚硅氧烷芳香族高分子碳氢化合物芳香族高分子碳氢化合物几个键的键能（几个键的键能（kJ/mol) 因此含有因此含有C-F键的高分子材料具有良好的热和化键的高分子材料具有良好的热和化学稳定性，例如聚四氟乙烯。学稳定性，例如聚四氟乙烯。l聚四氟乙烯-六氟丙烯（FEP)膜的研究工作主要是瑞士Scherer教授的研究组进行的。 FEP膜首先经辐射处理，然后以联乙烯苯为交联剂，将苯乙烯基团连接上去，最后通过磺化芳香基团使其成为质子导体。最近报道，采用这种膜在85实现了电池运行寿命5000h以上。l聚偏二氟乙烯（PVDF)的主要研究工作是芬兰的Sundho

42、lm教授的研究组进行的。通过把物理化学稳定性好的PVDF和电导率高的磺化聚苯乙烯结合，得到的膜具有较好的吸水性和较高的电导率。非全氟高分子非全氟高分子材料的类型材料的类型含氟高分子材料含氟高分子材料聚硅氧烷聚硅氧烷芳香族高分子碳氢化合物芳香族高分子碳氢化合物lSi-O键的键能为445kJ/mol,略高于C-H键和C-C键。l一般地，无机Si-O网络是在高温下形成的。l用芳基磺酸或烷基磺酸化的苯环，得到的聚苯磺酸硅氧烷，室温电导率为10-2S/cm,且在200以下具有良好的化学和热稳定性以及透明性。非全氟高分子非全氟高分子材料的类型材料的类型含氟高分子材料含氟高分子材料聚硅氧烷聚硅氧烷芳香族高分

43、子碳氢化合物芳香族高分子碳氢化合物l芳香高分子碳氢化合物一般说来价格低廉。从化学角度，其芳香高分子碳氢化合物一般说来价格低廉。从化学角度，其具有良好的抗氧化能力，因为苯环中的具有良好的抗氧化能力，因为苯环中的C-H键的键能为键的键能为435kJ/mol,高于线性高于线性C-H键的键能（键的键能（350kJ/mol).l完全由苯环构成的高分子材料如聚对亚苯具有非常好的抗氧完全由苯环构成的高分子材料如聚对亚苯具有非常好的抗氧化性能和高于化性能和高于500的软化温度，但缺少柔韧性且难以加工的软化温度，但缺少柔韧性且难以加工成型。所以较多的是在苯环链上带有一个或多个使其柔韧化成型。所以较多的是在苯环链

44、上带有一个或多个使其柔韧化的原子或原子团。的原子或原子团。l聚苯硫醚（聚苯硫醚（PPS)带有硫原子，聚苯醚带有硫原子，聚苯醚(PPO) 中带有氧原子。中带有氧原子。PPS一般呈晶体，熔化温度为一般呈晶体，熔化温度为285 ，在连续使用温度，在连续使用温度200 以上具有很好的抗氧化性能。以上具有很好的抗氧化性能。 PPO中的中的-C-O-C-链本身具有链本身具有良好的柔韧性和抗氧化性能。良好的柔韧性和抗氧化性能。 为了得到质子导电能力，一般将高分子碳为了得到质子导电能力，一般将高分子碳氢化合物进行后功能化处理，即通过化学反应将氢化合物进行后功能化处理，即通过化学反应将一个阴离子基团，最典型的是

45、磺酸基一个阴离子基团，最典型的是磺酸基（-SO3-)引引进进到碳氢结构中。到碳氢结构中。 非全氟高分子材料的磺化非全氟高分子材料的磺化l利用浓硫酸、氯磺酸，三氧化硫或其与三乙基磷酸盐的络利用浓硫酸、氯磺酸，三氧化硫或其与三乙基磷酸盐的络合物进行直接磺化。合物进行直接磺化。l锂化锂化-亚磺酸化亚磺酸化-再氧化法。再氧化法。l把一个含有磺酸的基团通过化学反应嫁接到高分子链上。把一个含有磺酸的基团通过化学反应嫁接到高分子链上。l经辐射处理和交联联接，再磺化芳香基团。经辐射处理和交联联接，再磺化芳香基团。l采用带有磺酸基团的单体进行合成。采用带有磺酸基团的单体进行合成。广泛研究的磺化体系广泛研究的磺化

46、体系广泛研究体系广泛研究体系聚砜或聚乙烯砜聚砜或聚乙烯砜聚苯并咪唑聚苯并咪唑 聚酰亚胺聚酰亚胺聚对亚苯聚对亚苯聚苯硫醚聚苯硫醚聚苯醚聚苯醚聚聚4-苯氧苯甲酰基苯氧苯甲酰基-1，4-亚苯亚苯非全氟性磺酸膜的性质及应用非全氟性磺酸膜的性质及应用l对于非全氟性磺酸膜，特别是高分子碳氢膜，碳氢主链的对于非全氟性磺酸膜，特别是高分子碳氢膜，碳氢主链的疏水性以及磺酸基团的酸性和极性却相对较弱，所以水分疏水性以及磺酸基团的酸性和极性却相对较弱，所以水分子可以相对较好的分散在碳氢膜的纳米结构中。对于大多子可以相对较好的分散在碳氢膜的纳米结构中。对于大多数碳氢膜来说，在相对湿度很高（数碳氢膜来说，在相对湿度很高

47、（接近接近100%）时，其吸时，其吸水能力远低于全氟性磺酸膜，而在低湿度范围内，其吸水水能力远低于全氟性磺酸膜，而在低湿度范围内，其吸水能力与全氟性磺酸膜接近。能力与全氟性磺酸膜接近。l用烷基磺酸磺化时，烷基链以及支链的长度能够显著影响用烷基磺酸磺化时，烷基链以及支链的长度能够显著影响膜的吸水性、电导率、电导率对温度的依赖关系和热稳定膜的吸水性、电导率、电导率对温度的依赖关系和热稳定性等。性等。l高的电导率可以通过磺化度来获得，但高磺化度会导致膜高的电导率可以通过磺化度来获得，但高磺化度会导致膜的溶胀加剧，并因此将地膜的机械强度，特别是在较高的的溶胀加剧，并因此将地膜的机械强度，特别是在较高的

48、使用温度下。解决该问题的方法目前有两种：加强聚合物使用温度下。解决该问题的方法目前有两种：加强聚合物的交联和制备有机的交联和制备有机-无机复合膜。无机复合膜。l磺化膜的热稳定性主要受磺酸基团分解的局限。磺化膜的热稳定性主要受磺酸基团分解的局限。对于大多数非全氟性磺酸膜，膜中的磺酸基团在对于大多数非全氟性磺酸膜，膜中的磺酸基团在空气中可以稳定存在到空气中可以稳定存在到280左右。左右。l在燃料电池的阴极电极反应过程中生成的在燃料电池的阴极电极反应过程中生成的H2O2一一极极-OH或或/和和-OOH自由基会侵蚀膜中的碳氢键，自由基会侵蚀膜中的碳氢键，造成膜的降解。造成膜的降解。l至今为止，关于非全

49、氟型磺酸膜的长期电池寿命至今为止，关于非全氟型磺酸膜的长期电池寿命的实验数据非常有限。的实验数据非常有限。lFaure等用磺化的聚酰亚胺膜在等用磺化的聚酰亚胺膜在70 的电池实验的电池实验进行了进行了3000小时以上。小时以上。有机有机-无机复合膜无机复合膜复合目的复合目的： - 通过引进吸水性的无机组分以改善膜的自我保湿能力； - 减小水的电渗曳引系数以缓解膜在阳极一侧的脱水干化； - 减小燃料（即DMFC中的甲醇）在膜中的透过滤； - 改善膜的力学性能而不牺牲膜的电导率，因为通过提高磺化度来提高电导率时往往伴有膜的机械强度的下降，反之亦然； - 改善膜的热稳定性； - 当引进的无机组分是质

50、子导体时可能改善膜的电导率。有机有机6部分部分全氟磺酸膜全氟磺酸膜聚乙烯醚聚乙烯醚聚苯并咪唑聚苯并咪唑磺酸化的聚苯乙烯磺酸化的聚苯乙烯聚砜聚砜其他其他 固态无固态无机组分机组分氧化物如无定型二氧化硅氧化物如无定型二氧化硅29质子导体特别是二氧化硅质子导体特别是二氧化硅支持的质子导体支持的质子导体(4)酸碱高分子膜酸碱高分子膜酸碱高酸碱高分子膜分子膜碱性聚合物与无碱性聚合物与无机酸络合得到机酸络合得到酸性聚合物和碱性酸性聚合物和碱性聚合物混合得到聚合物混合得到 通过有机聚合物的酸碱反应而产生离子的交联作用，通过有机聚合物的酸碱反应而产生离子的交联作用，可以得到性能良好的质子交换膜。可以得到性能良

51、好的质子交换膜。 早期制备的酸碱膜的室温电导率大多低于早期制备的酸碱膜的室温电导率大多低于10-3S/cm,增增加酸的含量可以增加电导率，但膜的机械性能变差，特别加酸的含量可以增加电导率，但膜的机械性能变差，特别是在高温如是在高温如100以上时。以上时。改善方法改善方法使用交联的聚合物使用交联的聚合物使用玻璃化转变温度高的聚合物使用玻璃化转变温度高的聚合物添加无机添加剂添加无机添加剂 聚苯并咪唑聚苯并咪唑是热稳定性非常好的耐热聚合物，其玻璃转化温度为425-436，热稳定性好，以前主要用于高温和恶劣环境下的液相分离。当用酸或者碱掺杂后，聚苯并咪唑具有良好的质子导电性能，适于用做燃料电池的电解质

52、。自从1995年Savinell等的开创性工作以来，已有很多专利发表。4.2.3 质子交换膜燃料电池电催化剂质子交换膜燃料电池电催化剂l质子膜燃料电池中，阳极的氢气或有机小分子电氧化反应以及阴极的氧气还原反应，尽管在热力学上是有利的，但由于其不良的动力学特征不良的动力学特征，特别是有机小分子的氧化和氧气的还原总是在远离平衡的高超电势下才可能发生，严重的降低了燃料电池的能量效率。因此，必须寻找适当的电寻找适当的电催化剂，以降低反应的活化能催化剂，以降低反应的活化能，从而使这类电极反应在平衡电势附近以高电流密度发生。l电催化剂表面的微观形貌和状态、在电解质中特定化学环境下的稳定性以及反应物和产物在

53、催化剂中的传质特性等也都会影响电催化剂的活性。对电催化剂的要求对电催化剂的要求l电催化活性高电催化活性高 耐受CO等杂质及反应中间产物的抗中毒能力；使用甲醇作燃料时，由于甲醇的渗透现象，还必须具有抗甲醇氧化的能力。l比表面积高比表面积高 使催化剂具有尽可能高的分散度和高的比表面积，可以降低贵金属的用量l导电性能好导电性能好l稳定性能好 抗酸性腐蚀能力，表面保持稳定l适当的载体载体的作用：载体的作用： 一方面是作为惰性的支撑物将电催化剂固定在其表面，并将催化剂粒子物理地分开，避免它们由于团聚而失避免它们由于团聚而失效效； 另一方面有些载体（WC、WO3、导电聚合物）和催化剂之间存在着某种相互作用

54、，能够通过修饰催化剂表面的电子状态，发生协同效应发生协同效应，提高催化剂的活性和选择性。 质子膜燃料电池中，Pt基催化剂基催化剂仍是目前性能最好的阳极或阴极电催化剂。为了减少Pt的用量和提高利用率，催化剂采用的是具有纳米级金属粒子的负载型催化剂纳米级金属粒子的负载型催化剂。常用的载体是Vulcan XC-72炭黑，同时采用碳纳米管或纳米碳纤维等新型碳材料以及导电聚合物作为Pt催化剂载体。电催化剂的制备方法电催化剂的制备方法制备方法制备方法胶体法胶体法化学还原法化学还原法浸渍法浸渍法Adams法法离子交换法离子交换法金属络合物胶体法金属络合物胶体法真空溅射法真空溅射法高能球磨法高能球磨法 各种方

55、法具有其优缺点。但最近各种方法具有其优缺点。但最近Rolision等等指出，与化学还原法和浸渍法相比较，胶体法制指出，与化学还原法和浸渍法相比较，胶体法制备的碳载备的碳载Pt基催化剂可能具有更高的贵金属利用基催化剂可能具有更高的贵金属利用率。率。电催化剂的表征方法电催化剂的表征方法表征方法表征方法X射线衍射分析（射线衍射分析（XRD)X射线光电子能谱分析（射线光电子能谱分析（XPS)催化剂的电化学测试催化剂的电化学测试透射电镜分析（透射电镜分析（TEM)扫描电镜分析（扫描电镜分析（SEM）电催化剂的表征方法电催化剂的表征方法表征方法表征方法催化剂的电化学测试催化剂的电化学测试透射电镜分析（透射

56、电镜分析（TEM)扫描电镜分析（扫描电镜分析（SEM）X射线衍射分析（射线衍射分析（XRD)X射线光电子能谱分析（射线光电子能谱分析（XPS)直接观测催化剂中金属直接观测催化剂中金属粒子的形貌（粒子大小、粒子的形貌（粒子大小、形状及尺寸分布）形状及尺寸分布）电催化剂的表征方法电催化剂的表征方法表征方法表征方法X射线衍射分析（射线衍射分析（XRD)X射线光电子能谱分析（射线光电子能谱分析（XPS)催化剂的电化学测试催化剂的电化学测试透射电镜分析（透射电镜分析（TEM)扫描电镜分析（扫描电镜分析（SEM）电催化剂的表征方法电催化剂的表征方法表征方法表征方法透射电子电镜分析（透射电子电镜分析（TEM

57、)X射线衍射分析（射线衍射分析（XRD)X射线光电子能谱分析（射线光电子能谱分析（XPS)催化剂的电化学测试催化剂的电化学测试确定物质组确定物质组分及颗粒具分及颗粒具体大小体大小 实验结果表明，只有粒径尺寸大小位于实验结果表明，只有粒径尺寸大小位于5-50nm之间时，之间时，测量值才会很好地与实际值相符合。测量值才会很好地与实际值相符合。 X射线衍射分析表明，质子膜燃料电池中的非负载与射线衍射分析表明，质子膜燃料电池中的非负载与负载型负载型Pt基电催化剂主要以基电催化剂主要以Pt的面立方晶体结构存在。的面立方晶体结构存在。电催化剂的表征方法电催化剂的表征方法表征方法表征方法透射电子电镜分析（透

58、射电子电镜分析（TEM)X射线衍射分析（射线衍射分析（XRD)X射线光电子能谱分析（射线光电子能谱分析（XPS)催化剂的电化学测试催化剂的电化学测试可用于表征可用于表征Pt及及Pt基催化剂的表面组基催化剂的表面组分与元素的状态分与元素的状态电催化剂的表征方法电催化剂的表征方法表征方法表征方法透射电子电镜分析（透射电子电镜分析（TEM)X射线衍射分析（射线衍射分析（XRD)X射线光电子能谱分析（射线光电子能谱分析（XPS)催化剂的电化学测试催化剂的电化学测试CV线性电势扫描线性电势扫描恒电流恒电流恒电势恒电势电化学阻抗谱电化学阻抗谱（1）循环伏安法）循环伏安法优点优点: 操作简单、信息量大操作简

59、单、信息量大l催化剂的电化学表面积催化剂的电化学表面积(ECA)l催化剂上发生电氧化或电还原反应的超电势催化剂上发生电氧化或电还原反应的超电势l催化剂表面组成及所暴露晶面的性质催化剂表面组成及所暴露晶面的性质（2）恒电流和恒电势）恒电流和恒电势 恒电流和恒电势测试方法能够考察催化剂的催化活性，恒电流和恒电势测试方法能够考察催化剂的催化活性，也能够某一电催化剂在某一恒定电流或恒定电势下进行工也能够某一电催化剂在某一恒定电流或恒定电势下进行工作时所对应电极电势或产生电流的稳定性。作时所对应电极电势或产生电流的稳定性。（3）电化学阻抗谱）电化学阻抗谱 电化学阻抗谱可以用来表征催化剂的电催化电化学阻抗

60、谱可以用来表征催化剂的电催化活性以及电化学反应中的控制步骤及中间产物。活性以及电化学反应中的控制步骤及中间产物。电催化剂电催化剂阳极催化剂阳极催化剂阴极催化剂阴极催化剂氢气氧化的氢气氧化的Pt/C催化剂催化剂 抗抗CO的催化剂的催化剂 甲醇电氧化催化剂甲醇电氧化催化剂 通过测定Pt/C催化剂在酸性介质中的循环伏安曲线，可以研究H在催化剂表面的吸脱附特性。 一方面，Pt的分散度是决定催化剂性能的主要参数。另一方面，碳载体的性质对Pt/C催化剂的活性也有较大的影响。电子自旋共振光谱研究揭示， Pt/C催化剂中未配对电子的数量大大低于相应的非负载Pt催化剂，表明金属Pt与碳载体之间有电子传递。相关研