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随着社会的不断前进,能源需求量的增加和能源相对短缺之间的矛盾日益加剧,人们对环境质量的要求普遍提高,可持续发展已成为世界各国的共识.传统的能源结构及利用方式越来越难以适应人类生存的需要.世界各国都在致力于寻找能够代替传统能源的新途径和新的能源利用方式.氢能作为一种高效清洁储能体能源有着极其广泛的应用前景.实现氢能高效、清洁、无污染地能量转换的方式之一,即为现在世界各国竞相投入大量人力物力,重点开发的燃料电池.其中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)更是以其卓越优点成为当今研究热点.该文即是对PEMFC用的电催化剂进行了较深入的研究.该文采用液相沉积-气/固还原法、甲酸还原法和水合肼还原法制备Pt/C和Pt-Fe/C电催化剂,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等物理性能表征方法和单电池极化曲线(E-I)、恒电流放电曲线等电化学性能表征方法,研究了铂铁原子比、载体类型、热处理温度、还原方式等因素对电催化剂的影响,以及Pt-Fe/C和Pt/C电催化剂对氧电化学还原反应催化性能的评价.论文研究了制备过程中载体、Pt/Fe原子比、热处理温度和还原方法等对Pt/C和Pt-Fe/C催化剂性能的影响,得到了催化剂制备的最优工艺条件.研究主要以Vulcan XC72碳为铂及其合金的载体,同时还将其与乙炔黑、活性炭两种载体进行了对比,发现以Vulcan XC 72为载体的催化剂具有最佳的电化学性能,乙炔黑次之,而活性炭最差,初步的分析认为这可能是三种载体表面不同的孔隙率和分散度的原因所致.而铂铁原子比为1:l时的Pt-Fe/C催化剂的催化性能最佳.选择900℃和1100℃来研究热处理温度的影响,发现经过900℃热处理的催化剂具有更好的催化活性和更高的比功率.通过对氢气、甲酸和水合肼三种还原剂制得的Pt/C和Pt-Fe/C催化剂电催化性能的探讨,发现三种还原方法对电催化性能的影响大小依次为氢气>甲酸>水合肼.同时,利用最优工艺条件合成Pt/C和Pt-Fe/C电催化剂.原子吸收光谱和X光电子能谱发现,催化剂中金属含量与预设值十分接近,Pt和Fe元素主要以0价态存在,但也存在部分Fe的氧化物.同时利用TEM、XRD等方法对催化剂进行表征,结果表明两种催化剂中金属的分散性良好,其中Pt-Fe/C催化剂的平均粒径(2.3~4.0nm)小于Pt/C催化剂的平均粒径(3.5~4.5nm).通过单电池放电模拟试验,以Pt/C作氢电极,分别以Pt/C和Pt-Fe/C作PEMFC的氧电极,研究了两种催化剂对氧电极反应的催化性能.结果表明,Pt-Fe/C催化剂在低电流密度时,催化性能要优越于Pt/C催化剂;在较大电流密度时,性能则不及Pt/C催化剂.通过单电池极化曲线中反映出来的电极动力学参数的比较,发现氧电化还原反应在Pt-Fe/C催化剂上的交换电流密度比在Pt/C催化剂上有较大的提高,减小了氧电极的活化极化,提高了催化剂的催化性能.