燃料电池用碳纸的制备和表征的中期报告.docx

燃料电池用碳纸的制备和表征的中期报告 第一部分：燃料电池用碳纸制备 燃料电池中，电化学反应的产物为水，而非二氧化碳或氮气等传统燃料燃烧产物。因此，燃料电池的环保性得到广泛认可。燃料电池的核心为阳极、阴极和电解质，即质子交换膜（PEM），其中阳极和阴极之间是以电解质为界的。为了提升燃料电池的性能，需要对阳极、阴极和电解质的材料进行有效的优化。其中，阳极需要具有高级别的催化性能和传导性能，粗略地说，即阳极材料为铂催化剂负载在导电材料上。 在实际应用中，常用的阳极材料为Pt/C碳纸。Pt/C碳纸制备方法简单，成本较低，催化效果较好。该材料制备过程如下： 1. 制备具有高比表面积的碳纸。本实验采用商业可购得的碳纸，配有足量的C8乙酸底液，将碳纸置于其中，液体必须完全浸润碳纸。接下来，将其放入真空干燥器，将C8乙酸废气掉，再在130℃下烘干2h。最终得到具有高比表面积的碳纸。 2. 制备铂/C碳纸催化剂。将柠檬酸铂和碳纸分散于水中，并在超声波下搅拌直到混合物均匀，然后在PTFE模具中干燥，并将制成的固体还原。 第二部分：燃料电池用碳纸表征 了解Pt/C碳纸的微观形貌对于理解其在燃料电池中的电化学行为至关重要。该材料性质的表征通常采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。 1. SEM表征。在SEM下，可以清晰地观察到Pt颗粒的位置和分布。一般情况下，Pt颗粒位于碳纸表面和内部的孔道处，在阳极反应时，质子在质子交换膜和阳极之间转移，被Pt颗粒参与反应进一步促进了反应速率。 2. TEM表征。TEM能够给出Pt颗粒的分布情况和晶体结构。通过TEM观察可发现，Pt/C碳纸上Pt颗粒尺寸均匀，粒径一般在2-4 nm左右，数量较多，表面呈均匀分布状态。 结论 燃料电池用碳纸制备和表征工作的中期报告已经完成。碳纸的制备流程简单，两步反应即可得到高比表面积的碳纸。通过SEM和TEM分别观察Pt/C碳纸的微观形貌，可以清晰地观察到其中Pt颗粒的分布情况。这些表征数据可帮助我们更好地了解Pt/C碳纸在燃料电池中的应用情况，为下一步进一步优化燃料电池的性能提供必要的参考依据。