欧美一级特黄aaaa片尤果网,色视频一区二区三区,国产欧美一区二区,人人操人人操人人

熱門搜索:掃描電鏡,電子顯微鏡,細胞成像分析
技術(shù)文章 / article 您的位置:網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文章 > Pt/C 催化劑新突破!使用流化床 ALD 制備高性能燃料電池催化劑

Pt/C 催化劑新突破!使用流化床 ALD 制備高性能燃料電池催化劑

發(fā)布時間: 2024-11-05  點擊次數(shù): 711次

德國弗萊堡大學課題組利用Forge Nano Prometheus 流化床原子層沉積系統(tǒng)進行商用燃料電池 Pt/C 催化劑的制備

 

作者:德國弗萊堡大學 Fiona Pescher, Julian Stiegeler, Philipp A. Heizmann, Carolin Klose, Severin Vierrath, 和 Matthias Breitwieser

文章:Pt/C catalysts synthesized in a commercial particle atomic layer deposition system enabling improved durability in fuel cells

 

01研究背景

 

質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池因其高能量轉(zhuǎn)換效率和低排放特性,被認為是未來能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的關(guān)鍵。在這些電池中,鉑(Pt)基催化劑因其高活性而被廣泛用于氧還原反應(yīng)。然而,Pt 催化劑在運行過程中會受到多種降解機制的影響,如奧斯瓦爾德熟化和碳腐蝕,從而導(dǎo)致催化劑性能下降。因此,開發(fā)高穩(wěn)定性和高質(zhì)量活性的 Pt 基催化劑是實現(xiàn) PEM 燃料電池商業(yè)化的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。

 

02摘要

 

本研究旨在利用商業(yè)化、可擴展的粉末 ALD 系統(tǒng)合成用于燃料電池的 Pt/C 電催化,以提高燃料電池的耐久性和性能。

 

通過透射電子顯微鏡(TEM)和 X 射線衍射分析,研究者們發(fā)現(xiàn)所合成的 Pt/C 催化劑具有高度分散的鉑納米粒子,粒徑分布狹窄(對于 30 wt% Pt 的催化劑,粒子平均尺寸為 2.2 ± 0.5 nm;而對于 40 wt% Pt 的催化劑,平均尺寸為 2.6 ± 0.6 nm)。

 

在模擬應(yīng)用條件下的性能測試中,ALD 合成的催化劑與先進的催化劑(TEC10V50E)展現(xiàn)出相似的初始性能。經(jīng)過 30,000 次電壓循環(huán)后,ALD 催化劑顯示出比參照催化劑高出 64% 的電化學活性表面積和更好的電池性能保持率。與商業(yè)參考材料相比,電池性能保持出色,0.65 V 下的電流密度提高了 34%。鑒于商業(yè)粉體 ALD 系統(tǒng)的規(guī)?;a(chǎn)可能,將有助于使用粉體 ALD 作為工業(yè)中燃料電池催化劑材料的新型合成方法。

 

 

03實驗部分

 

01  電催化劑合成

 

研究者們首先對碳材料進行了氧化處理,以增強其表面功能化。傳統(tǒng)的 ALD 方法側(cè)重于涂覆平坦表面,但專用的粉體 ALD 反應(yīng)器已經(jīng)可以在大批量粉末材料上實現(xiàn)均勻的涂層,該研究中使用商業(yè)化的 Forge Nano Prometheus 流化床 ALD 系統(tǒng)在功能化的碳黑顆粒上沉積 Pt 納米粒子。

(a) Forge Nano 的 Prometheus 流化床 ALD系統(tǒng);(b) Pt-ALD 過程中各個步驟的示意圖。

 

通過調(diào)整 ALD 循環(huán)次數(shù)(15,30,40 cycle),可以在碳載體上實現(xiàn)不同鉑含量的負載,同時保持鉑納米粒子的高度分散和狹窄的粒徑分布。

(a) 用不同 ALD 循環(huán)次數(shù)合成的不同催化劑的 Pt 粒徑分布。通過評估相應(yīng)的 2D TEM 顯微照片獲得直方圖。(b) 平均 Pt 納米顆粒直徑與所應(yīng)用的 ALD 循環(huán)次數(shù)的關(guān)系

 

通過優(yōu)化 ALD 過程的溫度和循環(huán)次數(shù),研究者們成功合成了具有高度分散鉑納米粒子的 Pt/C 催化劑。

 

在不同氧劑量溫度下合成的 ALD Pt/Cs 的明場 TEM 顯微照片:(a) ALD-Pt/C-300 °C,(b) ALD-Pt/C-200 °C,(c) ) ALD-Pt/C-150 °C。黃色箭頭表示存在 Pt 聚集體。(c) 150 °C 的工藝溫度被選擇用于所有進一步的 ALD 和燃料電池實驗。

 

02  催化劑性能評估

 

研究者們對比了 ALD 合成的催化劑與商業(yè) Pt/C 催化劑(TEC10V50E)在燃料電池中的性能。通過加速應(yīng)力測試(AST),評估了催化劑的穩(wěn)定性,重點關(guān)注鉑的降解。測試結(jié)果顯示,ALD 催化劑在經(jīng)過 30,000次 循環(huán)后,保持了更高的電流密度和電化學活性表面積(ECSA),顯示出比參照催化劑更好的耐久性。

 

三種電催化劑的電化學表征:(a)在80℃、50%RH和 130kPa 背壓下在 H2/ 空氣中的極化曲線,(b)在0.65V下取得的電流密度,(c)在 80℃、50%RH 和 130kPa 背壓下取得的電流密度在 0.5V 下,以及(d)根據(jù)在H2 /N2、80℃、100% RH 和環(huán)境壓力下測量的循環(huán)伏安圖確定 ECSA

 

ALD 催化劑和商用 Pt/C 在活化性能、歐姆和傳質(zhì)區(qū)域表現(xiàn)出同等水平的初始燃料電池性能。經(jīng)過 30,000 次 AST 循環(huán)后,可以觀察到參考催化劑和 ALD 催化劑之間性能衰減的明顯差異:在 0.65 V 電壓下,商業(yè)催化劑的電池僅保留其初始電流密度的 38%,而 ALD 催化劑保留了較高比例的初始電流密度(ALD-Pt30/C:51% 和 ALD-Pt40/C:46%)。在電池電壓為 0.5 V 時,這種有益效果變得更加明顯:兩種采用 ALD 催化劑的電池都保留了超過 80% 的電流密度,而商業(yè)參考電池與 BOT 相比保留了約 66%。

 

使用循環(huán)伏安法測定每種催化劑的 ECSA(電化學活性表面積)。在電池測試開始時,與含 40 wt% 鉑的催化劑相比,ALD-Pt30/C 催化劑表現(xiàn)出更高的 ECSA。 在整個測試期間,與商業(yè)催化劑相比,ALD 制備的催化劑始終表現(xiàn)更優(yōu)異,高出 40% 至 80% 的 ECSA 和 20% 至 50% 的質(zhì)量活性。

 

在 BOT 處測得的 (a) ALD-Pt30/C、(b) ALD-Pt40/C 和 (c) TEC10V50E 在 100、1000、10,000和 30,000 個循環(huán)后的 CV。

 

04結(jié)果與討論

 

ALD 催化劑在燃料電池測試中展現(xiàn)出與商業(yè)催化劑相當?shù)男阅?,并在耐久性測試中表現(xiàn)出更優(yōu)異的穩(wěn)定性和 ECSA 保持率。

 

這些結(jié)果歸因于 ALD 過程中實現(xiàn)的優(yōu)化的鉑粒子尺寸分布和在碳載體上的均勻分散。

 

研究者們認為,ALD 催化劑的性能可以歸因于以下幾點:

 

  • 高度分散的鉑納米粒子:ALD 過程中生成的鉑納米粒子在碳載體上高度分散,沒有形成較大的團聚體,這有助于提高電化學活性表面積(ECSA)。

  • 狹窄的粒徑分布:鉑納米粒子的粒徑分布狹窄,有助于提高催化劑的熱穩(wěn)定性,減緩 Ostwald 熟化過程。

  • 優(yōu)化的 ALD 過程:通過調(diào)整 ALD 循環(huán)次數(shù)和反應(yīng)溫度,可以精確控制鉑含量和粒徑,從而獲得具有優(yōu)異耐久性的催化劑。

 

05結(jié)論

 

本研究表明,商業(yè)化的粉末 ALD 系統(tǒng)可以用于合成高性能的 Pt/C 燃料電池催化劑。通過調(diào)整 ALD 循環(huán)條件,可以精確控制碳載體上的鉑含量和粒徑,從而獲得具有優(yōu)異耐久性的催化劑。未來的研究將關(guān)注將這種方法擴展到其他碳載體材料,并進行規(guī)模化實驗,以驗證催化劑的均勻性,為 ALD 技術(shù)在更大規(guī)模的催化劑制造中鋪平道路。

06未來展望

 

未來的研究將關(guān)注將這種方法擴展到其他碳載體材料,并進行規(guī)模化實驗,以驗證催化劑的均勻性,為 ALD 技術(shù)在更大規(guī)模的催化劑制造中鋪平道路。此外,研究者們還計劃探索將 ALD 技術(shù)應(yīng)用于其他類型的催化劑,以進一步提高燃料電池的性能和耐久性。

 

這篇文獻的研究為燃料電池催化劑的合成提供了一種新的、高效的途徑,展示了 ALD 技術(shù)在納米材料合成領(lǐng)域的潛力。通過精確控制催化劑的納米結(jié)構(gòu),研究者們能夠顯著提高催化劑的性能,這對于燃料電池技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

 

 

  • 聯(lián)系電話電話4008578882
  • 傳真傳真
  • 郵箱郵箱cici.yang@phenom-china.com
  • 地址公司地址上海市閔行區(qū)虹橋鎮(zhèn)申濱路88號上海虹橋麗寶廣場T5,705室
© 2024 版權(quán)所有:復(fù)納科學儀器(上海)有限公司   備案號:滬ICP備12015467號-5   sitemap.xml   管理登陸   技術(shù)支持:制藥網(wǎng)       
  • 公眾號二維碼

聯(lián)


精品日韩欧美一区二区三区四区| 黄片中文字幕双插| 91精品一区视频| 91青青社区| 一本无码乱伦| 欧美亚洲一区二区三区在线观看| 中文字幕一区二区三三| 高清日韩无码视频了,| 午夜视频在线观看一区二区三区| 亚洲视频一区二区| 国产揄拍| 亚洲丝袜一区| 毛片一| 中文字幕精品久久| 超碰97人妻| 五月开心激情网| 在线观看免费视频网站a站| 久久爱影院| 伊人久久久久久久久| 涩爱av无码一区二区三区| 国产精品伦一区二区三级视频| 亚洲av一区二区少妇白浆| 国产三级普通话| 91蝌蚪91九色| 久久大香蕉| 中文色综合| 色婷婷综合久久久久中文一区二区 | 五月四色婷婷在线| 小泽玛利亚一区二区在线| 色站综合网| www.四虎影院| 1024你懂的旧版学生人妻| 国产欧美中文字幕| 狠狠久久精品中文字幕无码| 日韩小说| 红杏午夜无码人妻AV| 婷婷99| 欧美v日韩| 无码人妻精品一二三区免费| 国内精品人妻无码久久久影院| 亚洲精品视频二区|