H2-O2燃料电池催化剂的研制与活性评估

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第 1卷第 3 0期

重庆科技学院学报 (自然科学版)

20年 6 08月

H一O 2 2燃料电池催化剂的研制与活性评估苏克松周成裕廖刚(西南石油大学，成都 6 0 0 ) 1 5 0

摘一

要： c c 2 H2以 u 1 6 O和 F C。 H2 e 1 6 O为原料，过沉淀法制备经典的尖晶石型 C x e一 04质，作为 H2通 u F。物并 O燃料电池的催化剂。通过实验方法测出不同铜铁比催化剂在不同温度下的反应速率常数， 分别得出活化能。

由活化能的最小值得到 C u和 F的最佳物质的量之比。 e 关键词：料电池；燃催化剂；活性；活化能中图分类号： 4 06 3文献标识码： A文章编号：6 318 (0 8 0— 0 5 0 1 7—9 0 2 0 ) 3 0 4— 3

传统能源的利用方式有两大弊端：是受卡诺一循环的限制，源转换效率不高；能二是污染较大。为此人们开发利用了燃料电池能源。燃料电池是把化学能直接转化为电能的一种装置，大大提高了能它

正极： O+ H O+ 2— 2 H 去 2 2 e O一电池反应：+去 O2 H2 H2一 O另外，只有燃料电池本体还不能工作，须有一必

源转化率，并且可通过选择燃料电池的燃料，免污避染源的产生。但燃料电池所发生的电化学反应由于受到反应速率的限制，多很难用于实践。为克服大

套相应的辅助系统，包括反应剂供给系统、热系排统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等。 燃料电池通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极 (阳极 )空气极 (和阴极 )及两、

这一困难，通常在装置中添加催化剂来控制反应速率，因此催化剂的选取对燃料电池的实际效用有着很重要的影响。本文以 Hz O— z燃料电池为例，以C C H和 F C。 6 O为原料，过沉淀 u1 6 O e1 H2通

侧气体流路构成，气体流路的作用是使燃料气体和空气 (氧化剂气体 )在流路中通过。由于燃料电池能不会燃烧出火焰，也没有旋转发电机，以燃料的化所

法制备经典的尖晶石型 C x e uF。 O物质，一并作为 Hz—oz料电池的催化剂，过实验方法来确定燃

通其C u和 F e的最佳比l。 1]

学能直接转化为电能。

2尖晶石型 Ou F 3 4催化剂活性评价 e一 0原理通过对 Hz (~]料电池电极反应机理的研 2燃

1燃料电池工作原理燃料电池是一种电化学装置，组成与一般电其池相同，其单体电池是由正负两个电极 (负极即燃料电极和正极即氧化剂电极 )以及电解质组成。不同

究，电极催化还原反应的速率控制步骤为： H。。 O

去 O十+H O z 2。反应速率常数 k的大小直接反映了反应的快慢，因此用 k来评价催化剂活性是比较合理的嘲。对上述反应已证实为一级反应，速率方程为：I n Ct一一

的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是催化转换元件。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，行反应。原则上只要反应物不进断输入，应产物不断排除，反燃料电池就能连续地发

忽

电。现以 H~0燃料电池为例来说明燃料电池的 z 2

令 Vo可通过实验求得) (表示

全部分解放

基本工作原理。该反应是电解水的逆过程L: 2 j负极：+ 2 H2 OH一 2 O+ 2一 H2 e收稿日期：0 7 1— 7 2 0— 1 2

出氧气的体积，表示 H (经时间后分解放出氧 。2 )气的体积，表示一定体积溶液中 (浓度与可放 ) 2

作者简介：苏克松( 9 3,, 18一)男安徽人，西南石油大学硕士研究生，主要从事油气田用产品的合成和油气井工作液配方研究。

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苏克松，周成裕，刚：一O燃料电池催化剂的研制与活性评估廖 H

出氧气体积的比例常数。则因 o f V o — co ,—一

搅拌下缓缓滴加 5mo/LNa l OH溶液，到棕色直沉淀生成。在水浴中保持 3 n 0mi。然后在室温下

厂 C。所以，ng0 i(一 )一一忽+ l

。

以 l( 0 对 t nV一V )作图，根据直线斜率求得 k

静置沉降，用蒸馏水洗涤沉淀，直到洗水接近中性为止。将沉淀抽滤， 8在 5~ 10。干燥过夜后 0 C下，然按上述方法以不同的配比制备其他四组催化剂。

3 4 H O催化分解速率的测定 . 2 2

值再据式n簧。根公 i一 (价催化剂的活性_] 4。

)过述 研磨成细粉。,上求通

得的不同温度下的速率常数 k,可求出活化能 E。 a 通过比较不同催化剂的表观活化能 E的大小， 来评

() 1于反应器中加入 1 1m lL的 KO溶液 0 o/ H和 5ml 2 2 0溶液及 2纯水，于温度 25 1 H 0置 9. 5K

3实验部分3 1实验仪器和药品 . ()器：形瓶、槽、度计、 1仪锥水温导管、量气测体体积装置。( )品： O溶液， lL;KOH溶液，. 2药 H2 2 1mo/ 0

的水浴中。用电子称准确称取 5 mg铜铁物质题比为 0 :的催化剂， 2塞好软木塞，检查是否漏气。

() 2调节水准瓶使量气筒初始液面在零刻度，关闭旋塞，摇动锥形瓶洗入催化剂；同时按下秒表开

始计时，开动电磁搅拌器，并且隔一段时间记录一次生成 O的体积。 ()下锥形瓶冲洗干净，取催化剂和试剂同 3取重

1mo/ lL;KMn 4标准溶液， lL;H2O4溶 O 3mo/ S液；化学纯 C C 2 H2 F C 3 H2, lL u 1 6 O、 e l 6 O 5 mo/;Na OH溶液。

样用量，于水浴温度 34 1K下重复以上操作。 4. 5()别称取不同比例的 …… 此处隐藏：3851字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……