项目名称: 原位静电自组装合成Pt基环绕结构催化剂及其与高效膜电极的耦合研究

项目编号: No.21276058

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 化学工业

项目作者: 尹鸽平

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 78万元

中文摘要: PEMFC是国内外重点发展的先进能源技术,但其高额制造成本已成为制约其商业化的主要瓶颈之一。降低贵金属催化剂用量是降低成本的重要途径。本项目提出一种"分步原位静电自组装制备高性能膜电极"的新方法,即通过静电自组装技术在气体扩散电极表面的电化学活性位上原位沉积二元环绕结构催化剂,进而热压法制成MEA。首先系统研究不同金属环绕结构催化剂的制备方法、形成机制、电催化性能及催化机制;进而研究催化剂在碳载体上的静电自组装,二元金属催化剂在碳载体上的分步静电自组装构建二元环绕结构;然后研究原位静电自组装制备MEA的新方法,包括扩散电极表面功能化,二元催化剂静电自组装的条件,纳米尺度、载量和分散性的调控,二元环绕结构对传荷传质的影响等。本研究将致力于完善静电自组装理论,探讨Pt基催化剂的催化机制,提高催化剂活性和利用率,发展膜电极组件制备的新技术新方法,为降低燃料电池成本,推进燃料电池商业化奠定基础。

中文关键词: 静电自组装;质子交换膜燃料电池;纳米催化剂;稳定性;活性

英文摘要: Proton exchange membrane (PEM) fuel cells have been considered as a promising advanced energy technology. However, to realize the commercialization, it is necessary to reduce the cost of PEM fuel cells. And a promising approach to low cost is ro reduce the amount of noble metal catalysts. This project proposes a new method to prepare high-performance MEA using in-situ electrostatic self-assembly technology: that is, deposing Pt based binary surrounding nanocomposite on the electrochemical active points of Gas Diffusion Electrode, and then heat-press them into MEA. Firstly, we will detailedly study methods, formation mechanism, and electro-catalytic properties catalysts with different surrounding nanostrctures; secondly, we will study the electrostatic self-assembly behavior of catalysts on carbon supports,and how to build Pt based surrounding structure on carbon support through electrostatic self-assembly. Finally, we will develop new ways to the synthesis of MEA and study the following factors: the surface functionalization of Gas Diffusion Electrode, controlable preparation of binary catalysts using electrostatic self-assembly, and the effects of binary structures on mass and charge transmission,etc. Therefore, our reserch will benifit the theory of electrostatic self-assembly, improve activities and utiliza

英文关键词: electrostatic self assembly;proton exchange membrane fuel cells;nano electrocatalyst;stability;activity

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