直接甲酸燃料电池催化剂的研究进展
甲醇燃料电池Microsoft Word 文档
直接甲醇燃料电池阴极催化剂关键技术研究进展摘要直接甲醇燃料电池技术是实现清洁能源的一个重要途径，其关键问题之一是阴极催化剂的选择性调控，即提高氧还原活性和抑制甲醇氧化。
综述了近年来直接甲醇燃料电池阴极关键技术的研究进展，从催化剂的组成、制备方法及活性位三个方面进行了综述。
关键词直接甲醇燃料电池氧还原电催化关键技术Advance In key Techniques of Cathodic Catalysts For Direct Methanol Fuel CellAbstract Direct methanol fuel cell is an important route to realize clean energy. The key point is the control of catalyst selectivity, that is to say how to suppress Methanol oxidation and to improve Oxygen reduction activities. This paper reviews the development of key techniques in research on cathodic catalysts for DMFC, namely composition, preparation method and active sites of catalysts.Keywords DMFC; Oxygen reduction; electrocatalysis; key technique0.引言1839年，英国的William Robert Grove发现了用H2和O2为原料，Pt为电极产生电的方法（简称燃料电池）。
1896年，William W. Jacques实现了具有应用能力的燃料电池[1]。
1990年，美国南加州大学同美国宇航局喷气推进实验室联合发展了直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，简称DMFC）[2], 直接以甲醇燃料供给来源，在阳极氧化为二氧化碳和氢，无需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电[3]。
直接甲酸燃料电池的研究进展
Ｄ０Ｉ １ ． ７ ４ Ｓ Ｊ １ ９ ． ０１ ． ０ ２ ： ０ ３ ２ ／ Ｐ． ． ０ ５ ２ ０ ９ ７ ６
以氢气为燃料的质子交换膜燃料 电池（ Ｅ Ｆ ） Ｐ Ｍ Ｃ 被普遍认为是有发展前途 的燃料电池 ， 许多公 司和 研究组长期以来一直致力于 Ｐ Ｍ Ｃ的研发 ， ＥＦ 然而 Ｐ Ｍ Ｃ存在一些不易克服的问题 ， ＥＦ 如价格高 、 无合适 的氢源、 零度以下结冰和寿命短等， 因此一直未能产业化¨ 。于是又开始研究 以液体燃料 甲醇代替氢 气作燃料的直接 甲醇燃料电池（ Ｍ Ｃ ， Ｄ Ｆ ） 但是经过 ２ ０年左右 的研究 ， 步发现 Ｄ Ｆ 逐 Ｍ Ｃ也存在一些重大 的问题 ， 甲醇不易电催化氧化 、 如 容易透过 Ｎ ｔｎ膜而使 电池性能下降、 ａｏ ｉ 有毒等 ， 使研发受到限制 。 ４。 由于 Ｐ Ｍ Ｃ和 Ｄ Ｆ ＥＦ Ｍ Ｃ的上述缺点， 使得最近几年人们对用 甲酸代替甲醇作燃料的直接 甲酸燃料 电池 （Ｆ Ｆ ） Ｄ Ａ Ｃ 的兴趣逐渐增加 ， Ｆ Ｆ Ｄ Ａ Ｃ有很多优点 ， 如甲酸无毒 ， 被美国食 品局和药 品监督管理局列为 安全的食品添加剂川 ； 甲酸不易燃 ， 存储和运输安全方便 ； 甲酸的电化学氧化性能 比甲醇好很多 ； 甲 用 酸作燃料时 ， 甲酸的浓度可高达 １ ｏ Ｌ 而甲醇的最佳浓度在 ２ｍ ｌ ０ｍ ｌ ， ／ ｏ Ｌ左右。 ／ 因此 ， 虽然 甲酸的能量密 度 为 ６２４×１。 ／ ｇ约是 甲醇的 １３ 但 由于 甲酸使用 的浓 度 比 甲醇 高 ５倍左 右 ， 以 Ｄ Ｃ Ｃ的能 量 ．６ ０Ｊ ｋ， ／， 所 ＡＦ 密度 反 而 比 Ｄ Ｆ Ｍ Ｃ高 ３倍左 右 ； 甲酸是 一种 电解 质 ， 利于 增加 阳极 室 内溶 液 的质子 电导率 。由于质 有 子交换膜中的磺酸基团与甲酸阴离子间有排斥作用 ， 因此， 甲酸对Ｎ ｔ ｎ 的渗透率 比甲醇小一个数量 ａｏ膜 ｉ 级 ； Ｆ Ｆ Ｄ Ａ Ｃ比 Ｄ Ｆ Ｍ Ｃ有更高的电动势¨ 甲酸的电化学氧化可通过直接途径进行 ， 以催化剂不易 ； 所
直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题
直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题1. 原理介绍。
燃料电池催化剂的研究及应用
燃料电池催化剂的研究及应用随着能源危机的日益严重，替代传统石化能源的清洁能源更加受到各国政府和企业的重视。
燃料电池是一种利用化学能对外输出电能的新型能源技术，具有高效、环保、安全等优点，被认为是未来可持续发展的主要方向之一。
作为燃料电池的核心部件，燃料电池催化剂的研究及应用具有重要意义。
一、燃料电池催化剂的作用燃料电池催化剂是指能促进燃料电池反应过程的一类物质，常见的有铂族金属、过渡族金属等。
燃料电池催化剂在燃料电池中的作用是使电化学反应快速进行，同时也能防止电化学反应中的副反应。
例如，燃料电池中经常使用的质子交换膜燃料电池，其产生电能的反应为氢气和氧气在催化剂的作用下，通过电解水反应产生水和电能。
其中催化剂的作用是将水分解反应的速度加快，同时也防止了氧气和氢气自行反应造成的火灾。
二、燃料电池催化剂的分类燃料电池催化剂可分为非贵金属催化剂和贵金属催化剂两种类型。
1. 贵金属催化剂贵金属催化剂以铂族金属为主，因其催化性好，电化学稳定性高被广泛应用。
但其生产成本高，且资源有限，制约了其在大规模应用中的发展。
2. 非贵金属催化剂与贵金属催化剂相比，非贵金属催化剂具有成本低、催化性能稳定等优点。
常见的非贵金属催化剂材料有碳材料、金属氮化物、钼、钴、铁等元素。
近年来，非贵金属催化剂得到了广泛关注，在燃料电池领域中的应用也日益增多。
三、燃料电池催化剂的研究进展燃料电池催化剂的研究领域包括催化剂合成、催化剂负载、催化剂表面结构等。
研究者们致力于寻找低成本、高效率的替代铂族金属的催化剂，并优化催化剂的结构，提高催化剂的稳定性。
1. 铂族金属催化剂的优化目前，铂族金属催化剂合成工艺已经相当成熟，在负载、表面改性等方面的研究也日益深入。
研究人员正在尝试通过优化合成工艺，改变催化剂晶体结构等方法，提高铂族金属催化剂的催化活性和选择性，同时延长其使用寿命。
2. 非贵金属催化剂的研发非贵金属催化剂因其成本低、催化性能稳定等优点，越来越受到研究者们的关注。
直接甲醇燃料电池(DMFC)改性阳极催化剂的研究进展
２ ０ 年 ３月 ０７
工 业 催 化
Ｉ ＤＵｓ ＲＩ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｔ ＡＬ Ｃ ＴＡ ＹＳ Ｓ
Ｍａ ．２ ｏ ｒ Ｏ７ Ｖ０ ． ５ Ｎｏ ３ １１ ．
第１ ５卷 第 ３期
直接 甲醇 燃 料 电池 （ ＭＦ 改性 Ｄ Ｃ） 阳极 催 化 剂 的研 究进 展
颜 大志， 祁争健 ， 孙岳 明， －东 冯ｐ ＿
（ 南 大学化 工 系， 苏 南 京 ２０９ ） 东 江 １０６ 摘 要： 介绍 了国 内外直接 甲醇燃 料 电池 （ ＭＦ 的研 究状 况及 其 工作原 理 ， Ｄ Ｃ） 阐述 了 Ｄ Ｃ阳极 改 ＭＦ
性催 化 剂的作 用机理 ， 重点 对 目前 国 内外研 究 的各 种 改性催化 剂体 系进 行 了比较和评 价 ， 讨 了电 探
ptruc催化剂的催化活子上发生脱氢反应脱掉与c直接相连的3个氢生性受多种因素影响还原环境对催化剂的性能影响成中间产物ptcoh然后ptcoh在一个pt原子上1933比较显著vandamhe等研究了hptcl还原26形成吸附的choad再在pt原子表面经过重排最2机理认为空气中的o不利于ptcl还原因而热26后形成吸附的coad而加入的第二金属ru由于处理可以提高催化剂合金比程度提高其性能同时其容易吸附含氧物种且具有未充满的d轨道从而还原剂的加入顺序对催化剂性能也有一定影响
Ｄ Ｃ电解 质 的选 择 可 以 是 碱 性 ， Ｋ Ｈ 和 ＭＦ 如 Ｏ
ＮＯ ａ Ｈ等 ， 也可以是酸性 ， Ｈ Ｓ 等， 由于 甲醇 如 Ｏ 但 电催化产物 Ｃ Ｏ 在碱性 溶液 中易生成 溶解 度小的 碳酸盐 ， 故一般使用酸性电解质 。理论上 Ｄ Ｆ Ｍ Ｃ的 Ｅ ＝ ．８Ｖ， 。 １１ 能量转换效率为 ９ ． ８ Ｊ ６ ６ ％ 。但实 际 上存 在 因 电池 内部 电阻 引起 的 欧姆 损 失 ， 成 造 Ｄ Ｆ 实际输 出电压远小 于理 想 电池 标准 电压 。 ＭＣ 目前 ，ＭＦ Ｄ Ｃ主 要 面 临 甲醇 电 氧化 催 化 剂 活性 不高、 交换电流密度低和阳极氧化中间产物（ Ｏ ａ Ｃ ）ｄ 等对阳极催化剂的毒性作用 ， 造成催化剂 中毒失活 ， 并 由此产生较大过 电位等难题。因此 ， 寻找一种既 有高效 甲醇氧化能 力， 交换 电流密 度至少 大于 使 １ 一 ・ｍ 又能减少 中间产物对催化剂 的毒性 ， ０ Ａ ｃ ～， 使电池运行千小 时电压 降小 于 ｌ Ｖ 的催化剂 ０ｍ 成为 Ｄ Ｆ Ｍ Ｃ研究 的热 点 。
直接甲醇燃料电池阳极抗CO催化剂的研究进展
ｐａ ｉ ｕ ｃ ｔｌ ｓ ｌｔ ｍ ａ ａｙ ｔ ｎ
直 接 甲 醇 燃 料 电 池 （ ｉ ｃ ｅｈｎｌｆｅ ｃｌ Ｄｒ ｔｍ ｔａｏ ｕ ｌ ｅ ， ｅ ｌ
着将 直 接 甲醇燃 料 电池组 应 用到便 携 式产 品 进程 的 加快 ， 就要求 Ｄ Ｃ在室 温 和常压 下使用 ， 电催 这 ＭＦ 对 化剂 的性 能提 出更 高的要 求 ［ 卜引。 作者着 重介 绍 铂 基 合金 催 化 剂 、 铂基 钙 钛 矿类 催 化剂 和非 贵金 属 催 化 剂 开 发这 ３方 面 ， 点 综 述 重 了 Ｄ Ｃ中阳极催 化 剂 的研 究进 展 ， ＭＦ 以期 对 开发 高 活性 甲醇 阳极 氧 化 电催 化 剂有所 帮助 。
Ｒｅ ｅ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆＣａ ｂ ｎ ｏ ｏ ｉ ｌ ｒ ｎ ｔ ｌ ｓｓ ｆ ｒ Ｄｉｅ ｔＭ ｅ ｈａ ｏ ｓ ａｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｒ ｏ Ｍ ｎ ｘ ｄｅ Ｔｏ ｅ ａ ｔ Ｃａ ａ ｙ ｔ ｏ ｒ ｃ ｔ ｎ ｌＦｕｅ ｌ ｌＣｅｌ
ＳＵＯ Ｃｈｕ ｕａ ｇ，ＺＨＡＯ ａ ｕ ｎｇ，ＺＨＡＮＧ ｎｇ，ＬＩ Ｘｉ ｏ ｉ ｎｇ ｎ Ｘｉｏｇ ａ Ｐｅ Ｕ ａ ｗｅ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｆ ｎｇ ｅ
（Ｍ Ｍ ｅ ｔ ， ａｂｎＩｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｈ ｂｎ ｅｏ ｇａ ｇ１００ ，Ｃ ｉａ Ｅ ＳＣ ｎｅ Ｈ ｒｉ ｎｔｕ ｆ ｃ ｎｌ ｙ ａ ｉ，Ｈ ｉｎ ｉ ｎ ５０ １ ｈｎ ） ｒ ｉｅ Ｔ ｏ ｒ ｌ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｅ ｅ ｔａ ｖ ｎ ｅ ｎ ＣＯ — ｔｌｒ ｎ ｎ ｄ ｌｃ ｒ ｃ ｔｌ ｓｓ ｉｃ ｕ ｉ ｇ Ｐｔ— ｂ ｓ ｄ ｂ ｓｒ ｃ ： ｅｒｃ ｎ ｄ ａ ｃ ｓｉ ｏ ｅ ａ ｔ ａ ｏ ｅ ｅ ｅ ｔｏ ａ ａｙ ｔ ｎ ｌ ｄ ｎ ａ ｅ ｉ— ｃ ｍｐ — ｏ ｏ
燃料电池的原理和研究进展
燃料电池的原理和研究进展燃料电池是一种新型电化学能源转换设备，通过将氢气或含氢化合物与氧气反应，产生电能的同时释放水和热能。
它被认为是未来能源的一个重要方向，因为它具有高效、环保、可再生等特点，并能在移动设备、汽车、船舶等多个领域得到广泛应用。
本文将介绍燃料电池的原理和研究进展。
一、燃料电池的原理燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。
它的基本原理是氢气或含氢化合物与氧气在催化剂的帮助下发生氧化还原反应，产生电流和水。
燃料电池通常包括四个主要部分：正极、负极、电解质和催化剂。
电极通常是由铂、铑等贵金属制成的，以提高化学反应速率。
在电解质中，离子与电子之间发生传递，产生电荷变化，形成电流。
而催化剂则作为化学反应的催化剂，在化学反应中起到加速反应的作用。
不同种类的燃料电池有着不同的原理。
例如，质子交换膜燃料电池（PEMFC）采用质子交换膜作为电解质，氢气通过阳极加入，与催化剂反应产生电流；同时氧气通过阴极加入，在与阳极产生的质子结合后产生水。
固体氧化物燃料电池（SOFC）则采用固态氧化物作为电解质，在高温下实现有氧氧化反应。
二、燃料电池的研究进展燃料电池的研究始于19世纪，但至今仍面临着许多技术难题。
主要问题在于制造成本高、催化剂活性不高、寿命短、燃料电池使用过程中会产生二氧化碳等有害气体等。
近年来，关于燃料电池的研究也取得了一系列的突破。
1、芳香性单体复合材料催化剂芳香性单体复合材料是一种新型有机-无机材料，可用于燃料电池的催化剂。
研究人员发现，该材料的催化活性是传统的铂催化剂的2.5倍以上，而制造成本却只有其一半。
这一技术突破，为新能源领域的可持续发展提供了更为广阔的空间。
2、高效金属有机框架材料金属有机框架材料（MOF）是一种由金属离子和有机配体组成的陈列结构材料。
研究人员发现，该种材料能够作为燃料电池催化剂，具有优异的催化活性和稳定性，能够提高燃料电池的效率与使用寿命。
此外，该种材料通过合成方法可以进行精确控制，还具有高比表面积和可控的孔结构等特点。
燃料电池催化剂改性技术发展现状和挑战
燃料电池催化剂改性技术发展现状和挑战燃料电池作为一种新兴的清洁能源技术，被广泛应用于车辆动力、绿色能源等领域。
其中，催化剂是燃料电池中起关键作用的组成部分，其性能直接影响着燃料电池的效能和可持续性。
随着对燃料电池系统不断提高的要求，燃料电池催化剂的改性技术不断发展，以提高催化活性、耐久性和成本效益。
本文就燃料电池催化剂改性技术的现状和面临的挑战进行探讨。
一、燃料电池催化剂改性技术的现状当前，改性燃料电池催化剂技术主要有合金化、支撑剂改性和掺杂等。
合金化是指将两种或多种金属催化剂简单地合成一种材料，以提高其电化学活性。
例如，Pt和其他金属（如Co、Ni等）的合金化可以增加活性位点的数量，提高催化剂的电导性和稳定性。
支撑剂改性是将金属催化剂负载在具有高表面积、孔隙结构和化学稳定性的支撑材料上，以增加催化剂的活性和稳定性。
掺杂是指将一种或多种杂质元素引入催化剂中，以调控其电子结构和表面活性。
这些技术在改善燃料电池催化剂的性能方面发挥了重要作用。
目前，Pt基催化剂仍然是燃料电池最常用的催化剂，但其高昂的成本限制了燃料电池的商业化应用。
因此，降低催化剂成本是目前改性技术的主要研究方向之一。
一种常见的策略是减少Pt含量，同时改善催化剂的活性和稳定性。
为此，研究人员发展了许多非贵金属催化剂，如过渡金属和合金化过渡金属氮化物。
例如，过渡金属卟啉化合物在燃料电池催化剂中的应用受到了广泛关注。
此外，金属有机框架材料也被认为是一种有潜力的Pt替代材料。
二、燃料电池催化剂改性技术面临的挑战尽管燃料电池催化剂改性技术取得了显著进展，但仍然存在一些挑战。
首先，改性催化剂的活性和稳定性问题仍然是研究的热点。
改性催化剂在燃料电池中需要具备良好的催化活性和长期稳定性，以满足实际应用需求。
尤其是在高温、高压、高湿度等恶劣环境条件下，催化剂容易发生聚集、脱落和失活等问题。
因此，如何提高改性催化剂的耐久性仍然是一个亟待解决的问题。
其次，改性催化剂的制备工艺和成本问题亟需解决。
基于氮掺杂纳米碳材料的直接甲醇燃料电池催化剂的研究进展_张文耀
ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ Ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｅ ｎ ｄ ｏ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｓ － ｐ ｇ ｇ ｐ ｙ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｍ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ ｆ ｕ ｅ ｌ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｏ ｆ
１ 氮掺杂纳米碳材料的制备方法
实现氮原 子 在 纳 米 碳 材 料 中 的 掺 杂 ， 目前主要 ： ， 有 ２ 类方法 原位 掺 杂 和 表 面 掺 杂 如 图 ２ 所 示 。 原 位掺杂是指 利 用 含 碳 及 含 氮 的 复 合 物 为 前 驱 体 ， 直 氮复合 材 料 ； 而表面掺杂是以纳米碳材 接生长成碳 、 料为基体 ， 通过表面 刻 蚀 、 功能化等方法实现氮原子 在其表面的掺杂 。
能量效率 直接甲 醇 燃 料 电 池 具 有 操 作 温 度 低 、 高、 无电解质腐蚀 、 污染排放少及燃料便于运输等优 点， 在 交 通 运 输、 便 携 式 电 子 设 备、 洁净电站等方面 ［ ］ １ ３ － 。直接甲醇燃料电池的结 都有广泛 的 应 用 前 景 构如图 １ 所示 。 直接 甲 醇 燃 料 电 池 可 以 将 液 体 燃 料 的化学能直接转换 为 电 能 ， 不 通 过 热 机 过 程， 不受卡 诺循环的限 制 ， 从而显著减少能量在转换过程中的 损失 ， 提高转换效 率 。 此 外 ， 甲醇氧化反应的最终产 物为水和二氧化碳 ， 对 环 境 无 污 染， 十分符合环保减 排的要求 。 但 是 作 为 一 种 新 型 的 能 量 转 换 系 统 ， 其 研究与应用尚处于 起 步 阶 段 。 目 前 制 约 着 直 接 甲 醇 燃料 电池商业化进程的主要障碍是其高昂的制备成 本， 以及甲醇缓慢的 氧 化 动 力 学 反 应 速 率 ， 而解决这 １， ４］ 。 些问题的关键在于寻找合适的电极催化剂材料 ［
直接甲醇燃料电池用抗CO电催化剂研究进展
Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ｒ ｃ ｅ ｈ ｎｏ ｕｅ ｅ ｌ ；ＣＯ ｏ ｅ ａ ｔｃ ｔ ｌ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｅ ｔ ｍ ｔ ａ ｌｆ ｌｃ ｌｓ ｔ ｌ ｒ ｎ ａ ａ ｙｓ ｓ；ＣＯ ｉｏ ｎｇ ｐｏ ｓ ｎｉ
维普资讯
第 ３ ５卷 第 ３期
２０ ０ ７年 ６ 月
浙 江 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＩ ＯＦ Ｚ Ｅ Ｉ Ｈ ＪＡＮＧ ＮＩ Ｕ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ３ １３ ．
Ｊ ｎ ２０ ｕ． ０７
中图分 类号 ： Ｍ９ １ ４ Ｔ １ ． 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６４ ０ （ ０ ７ ０ —２ ５０ １ ０ —３ ３ ２ ０ ） ３０ ５ —７
Ｔｈ ｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｆｃ ｒ ｏ ｏ ｘ ｄ ｏ ｅ ａ ａ ａ ｙ ｔ ｏ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎｔｏ ａ ｂ ｎ ｍ ｎｏ ｉ ｅ ｔ ｌ ｒ ｎｔｃ ｔ ｌ ｓ ｓ ｆ ｒ ｄｉ ｅ ｔｍ ｅ ｈ ｎｏ ｕ ｌｃ ｌｓ ｒ ｃ ｔ ａ ｌｆ ｅ ｅ ｌ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｈｉ ｖ ｒ ｐ ｔ ｎ ｉ ｌｏｆｄ ｒ ｃ ｔ ａ ｌｆ ｅ ｅ ｌ ＤＭ ＦＣ）ａ ｄ ａ ｅ ａ ｂ ｇｈ ｏ ｅ — ｏ ｅ ｔａ ｉｅ ｔ ｍｅ ｈ ｎｏ ｕ ｌｃ ｌ（ ｎｏ ｅ ｃ ｕｓ ｄ ｂｙ ｃ ｒ ｏｎ ｍｏｉ ｌ — ｏｘ ｄｅ ｐ ｉｏｎｉ ｅ ｅ ｈａ ｏｌｉ ｅ ｓｆ ｅ ｓ ｍａ ｎ ｏ ｔ ｃ ｅ ｔ ｈ ｉ ｅ ｆ ｒ ａ ｅ ｏｆＤＭ Ｆ— ｉ ｏ ｓ ｎｇ ｗｈ ｎ ｍ ｔ ｎ ｓ ｕｓ ｄ ａ ｕ ｌｉ ｉ ｂｓ ａ ｌ ｏ ｔ ｅ ｈ ｇｈ ｐ ｒ ｏ ｍ ｎｃ
直接甲醇燃料电池的研究现状及技术进展
资助 下 分 别 开 展 便 携 式 电 源 应 用 和 运 输 业 用 的 Ｄ Ｃ研 究 【 在 Ｄ Ｒ Ａ的 资助 下 ， Ａ ＭＦ 。 ＡＰ Ｌ ＮＬ已开 始 研 究 制 备 小 型 Ｄ Ｃ电 池 的研 究 ，他 们 的 目标 是 ＭＦ 制备 一 ５ １０Ｗｈ的 Ｄ Ｃ功 率 源 以从 根 本 上 ０Ｗ／６ ＭＦ
Ｐｏ ｕｓ ｎ Ｌ ｂ ｒｔｒ ， Ｐ ） ｒｐ ｌ ｏ ａｏａｏ Ｊ Ｌ 、德 国 西 门子 、意 大 利 ｉ ｙ
Ｄ Ｃ 是 直 接 利 用 甲醇 的 水 溶 液 作 为 燃 料 ，氧 或 ＭＦ ） 空 气作 为 氧 化 剂 的 一 种 燃 料 电池 。由于 甲 醇 在 室 温下 为 液 态 ，具 有 很 高 的 能 量 密 度 ，并 且 价 格 便 宜 ，因此 Ｄ Ｃ 是 一 种 极 有 发 展 前 途 的 清 洁 能 源 ＭＦ 用功 率 源 ，有 望 用 于 便 携 式 电 源 和 车 用 动 力 电 源 ［ ２ ＭＦ Ｉ ， 。Ｄ Ｃ使 用 的 甲醇 可 从 石 油 、天然 气 、煤 等 获得 ，而 且 不 像 间接 甲醇 燃 料 电池 那 样 需 要 进
方法 ， 但获得 高功率 密度 的一个 重要 条件就 是提
高 电池 的温 度 。
近来 ，洛 斯 阿 拉 莫 斯 国 家 实 验 室 正 在 国 防 先
进研 究 项 目机 构 （ Ａ Ｐ 和美 国能 源 部 （ Ｏ 的 Ｄ Ｒ Ａ） Ｄ Ｅ）
能 量 损耗 少 ，系 统效 率 高 ，因此 ，在 相 同 的功 率 密 度 下 Ｄ Ｃ体积 小 、成 本低 ，是小 型 家庭 轿 车理 想 ＭＦ
直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究现状及展望
Hans Journal of Chemical Engineering and Technology 化学工程与技术, 2021, 11(2), 66-75Published Online March 2021 in Hans. /journal/hjcethttps:///10.12677/hjcet.2021.112009直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究现状及展望李贵贤，祁建军，王东亮，周怀荣，王靖靖，李红伟*兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州收稿日期：2021年1月8日；录用日期：2021年2月27日；发布日期：2021年3月5日摘要直接甲醇燃料电池(DMFC)因其具有能量密度高、绿色环保和体积轻便等优势得到广泛关注，其中阳极催化剂活性是决定燃料电池性能、寿命的关键因素。
近年来，研究者围绕提高阳极催化剂性能和降低催化剂成本这两个方面展开研究，推动了DMFC的蓬勃发展。
本文介绍了电催化剂的催化机理及其分类，详细综述了贵金属催化剂和非贵金属催化剂的合成方法，结合当前研究进展对甲醇电催化剂未来的发展趋势进行展望。
关键词直接甲醇燃料电池，贵金属催化剂，非贵金属催化剂Research Progress and Prospect of AnodeCatalysts for Direct Methanol Fuel CellsGuixian Li, Jianjun Qi, Dongliang Wang, Huairong Zhou, Jingjing Wang, Hongwei Li*School of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou GansuReceived: Jan. 8th, 2021; accepted: Feb. 27th, 2021; published: Mar. 5th, 2021AbstractDirect methanol fuel cell (DMFC) has attracted wide attention due to its advantages of high energy density, environmental protection, and lightness. Among them, the methanol oxidation electroca-talyst is a key factor that determined the performance, life and cost of fuel cells. In recent years, researchers have carried out a lot of researches on improving the activity of anode catalysts and*通讯作者。
燃料电池的材料科学研究进展
燃料电池的材料科学研究进展在当今能源领域，燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换装置，正引起越来越广泛的关注。
燃料电池的性能和成本很大程度上取决于其所使用的材料，因此，材料科学的研究进展对于推动燃料电池技术的发展至关重要。
燃料电池的工作原理是通过化学反应将燃料（如氢气、甲醇等）和氧化剂（通常为氧气）的化学能直接转化为电能。
在这个过程中，需要一系列的材料来实现高效的电荷转移、催化反应和离子传输等关键步骤。
首先，电极材料是燃料电池的核心组成部分之一。
对于阳极，需要能够有效地催化燃料的氧化反应。
目前，常用的阳极催化剂主要是铂基材料，但其高昂的成本和有限的资源供应限制了燃料电池的大规模应用。
因此，研究人员一直在努力寻找替代材料或改进现有催化剂的性能。
例如，非贵金属催化剂如镍、钴等以及它们的合金和化合物，在某些特定条件下表现出了一定的催化活性，但其稳定性和性能仍有待进一步提高。
同时，通过纳米技术对催化剂进行形貌和结构的调控，增加其比表面积和活性位点，也是提高催化性能的重要途径。
在阴极方面，氧气还原反应（ORR）的动力学过程较为缓慢，需要高效的催化剂来加速反应。
铂基催化剂同样是阴极的常用选择，但同样面临成本和资源的问题。
近年来，基于过渡金属氮碳化合物（MNC）的无铂催化剂成为研究热点。
这些材料通过合理的设计和合成，能够在一定程度上模拟铂的催化性能，同时降低成本。
此外，通过对催化剂的载体进行优化，如使用碳纳米管、石墨烯等具有高导电性和良好稳定性的材料，也有助于提高阴极的性能。
电解质材料在燃料电池中起着传递离子的重要作用。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）中常用的质子交换膜是全氟磺酸膜，如 Nafion 膜。
这类膜具有高质子传导率和良好的化学稳定性，但在高温和低湿度条件下性能会下降。
为了克服这些问题，研究人员开发了一系列新型质子交换膜，如部分氟化膜、非氟质子交换膜等。
此外，高温质子交换膜燃料电池（HTPEMFC）使用的磷酸掺杂聚苯并咪唑膜等，能够在较高温度下工作，提高了燃料电池的热管理和抗杂质能力。
直接甲醇燃料电池的研究进展及其性能研究
直接甲醇燃料电池的研究进展及其性能研究随着新能源技术的不断进步，直接甲醇燃料电池作为一种高效环保的新型电池技术，正逐渐成为新能源领域的研究热点。
本文主要介绍直接甲醇燃料电池研究的历史背景、发展现状和性能研究，以及未来展望。
一、直接甲醇燃料电池的历史背景直接甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料、将化学能直接转化为电能的装置。
早在19世纪末，科学家们就开始研究通过化学反应产生电能的方法，但直到20世纪后期，人们才开始尝试将甲醇作为燃料应用于燃料电池中。
1990年代，直接甲醇燃料电池得到了快速发展，燃料电池的关键零部件-质子交换膜(PEM)以及甲醇氧化催化剂的研究都有了很大的突破。
目前，直接甲醇燃料电池已经进入了实际应用阶段。
二、直接甲醇燃料电池的发展现状目前，直接甲醇燃料电池已经成为新能源领域的研究热点之一。
与传统汽车相比，直接甲醇燃料电池车具有很多优势，如节能环保、零排放、静音、高效率等，被誉为可以替代传统汽车的最佳候选者。
同时，直接甲醇燃料电池还有广泛应用于无人机、充电宝等领域的前景。
三、直接甲醇燃料电池性能研究直接甲醇燃料电池的性能主要由其电池输出功率密度、热效率和稳定性等因素所决定。
为了提升直接甲醇燃料电池的性能，科学家们经过不懈努力，目前取得了一定的成果。
1.电池输出功率密度电池输出功率密度是直接甲醇燃料电池重要性能指标之一。
目前，科学家们通过改善电解质材料、优化电极催化剂等方法，成功提高了电池输出功率密度。
其中，提高电极催化剂活性是最有效的方法之一。
2.热效率热效率指的是直接甲醇燃料电池在工作过程中燃料的化学能转化为电能的效率。
目前，科学家们提高热效率主要通过改善电池内部流动状态、优化氧化催化剂等方法实现。
其中，改善氧化催化剂的选择和制备方式，可以有效提高热效率。
3.稳定性稳定性是影响直接甲醇燃料电池长期稳定稳定性运行的关键性能指标。
目前，科学家们通过改善质子交换膜材料、优化电极催化剂等方法，提高电池的稳定性。
钯基催化剂应用于甲酸电氧化反应的研究进展
钯基催化剂应用于甲酸电氧化反应的研究进展陈少峰1,侯兰凤1,廖世军2(1.茂名职业技术学院化学工程系,广东茂名525000;2.华南理工大学化学与化工学院)摘要:甲酸是一种很有前途的化学储氢材料,可作为低温液体燃料电池的直接燃料。
钯基催化剂作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)阳极材料,对甲酸氧化具有良好的催化活性,能克服一氧化碳的毒化,在甲酸电化学氧化反应中主要按直接途径进行。
降低贵金属含量、提高催化活性、提升稳定性是当前钯基催化材料研究领域的主要方向。
主要介绍了当前研究中钯催化剂对甲酸电氧化的催化机理,综述了近5a 的钯合金催化剂制备、特殊形貌控制、碳负载对甲酸氧化活性增强的研究,对钯基催化剂的持续开发具有实际应用意义。
关键词:甲酸;燃料电池;Pd 催化剂;碳载体中图分类号:O643.36文献标识码:A文章编号:1006-4990(2021)05-0033-06Research progress on application of palladium ⁃based catalyst in electrooxidation of formic acidChen Shaofeng 1,Hou Lanfeng 1,Liao Shijun 2(1.Department of Chemical Engineering ,Maoming Polytechnic ,Maoming 525000,China ;2.School of Chemistry and Engineering ,South China University of Technology )Abstract :Formic acid is a promising material for chemical hydrogen storage ,which can be used as direct fuel for cryogenicliquid fuel cell.As anode materials for direct formic acid fuel cell (DFAFC ),Pd-based catalysts have good catalytic activityfor formic acid oxidation ,which can overcome the poisoning of CO and carry out via direct route of the electrochemical oxida⁃tion of formic acid.Reducing noble metal content ,improving catalytic activity and stability are the main directions in the re⁃search field of Pd-based catalytic materials.The electrooxidation and catalytic mechanism of Pd-based catalyst for formic acid at present was mainly introduced.The preparation of Pd alloy catalyst ,the control of special morphology and the en⁃hancement of carbon loading on formic acid oxidation activity in recent five years were reviewed.It has practical significancefor the continuous development of Pd-based catalyst.Key words :formic acid ;fuel cell ;palladium catalyst ;carbon loading当前,人类社会所依赖的化石能源是不可再生能源,但是化石燃料采量降低、储量减少和日益严重的环境污染等问题正阻碍社会经济的发展。
《基于氧化锰的直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究》范文
《基于氧化锰的直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究》篇一一、引言随着能源需求的日益增长和传统能源的日益枯竭，寻找可持续的清洁能源成为了科学研究的热点。
直接甲醇燃料电池（DMFC）以其高能量密度、操作方便和环保性等特点，被认为是一种极具潜力的新型能源。
然而，DMFC的商业化应用仍面临诸多挑战，其中之一就是阴极催化剂的效率问题。
近年来，基于氧化锰的催化剂因其良好的催化性能和低成本，成为了DMFC阴极催化剂研究的热点。
本文将围绕基于氧化锰的直接甲醇燃料电池阴极催化剂展开研究。
二、氧化锰阴极催化剂的研究背景氧化锰因其具有较高的电导率、良好的化学稳定性和环境友好性，被广泛用于DMFC阴极催化剂。
其催化性能主要源于其能够有效地促进氧还原反应（ORR），这是DMFC阴极的主要反应过程。
然而，氧化锰催化剂在催化过程中仍存在一些问题，如活性较低、易中毒等，这些问题限制了其在实际应用中的性能。
三、研究方法针对上述问题，本文采用不同的制备方法，制备了多种形态的氧化锰催化剂，并对其进行了性能研究。
首先，我们通过溶胶凝胶法、水热法等不同的合成方法，制备了纳米级氧化锰催化剂。
其次，我们通过改变合成条件，如pH值、温度、时间等，来调整催化剂的形态和结构。
最后，我们利用电化学工作站等设备，对制备的催化剂进行了电化学性能测试。
四、实验结果与讨论1. 催化剂的制备与表征我们通过不同的合成方法成功制备了多种形态的氧化锰催化剂。
通过XRD、SEM等手段对催化剂进行了表征，结果表明，不同制备方法得到的氧化锰催化剂具有不同的晶体结构和形貌。
2. 催化剂的电化学性能通过电化学工作站测试发现，我们的氧化锰催化剂具有良好的电催化活性。
在氧还原反应中，氧化锰能够有效降低反应活化能，提高反应速率。
此外，我们的催化剂还具有良好的稳定性和耐久性，能够在长时间运行中保持良好的性能。
3. 催化剂的活性与结构关系我们发现，催化剂的形态和结构对其电化学性能有着重要影响。
直接甲醇燃料电池技术研发获新进展
新闻与动态
直接甲醇燃料电池技术研发获新进展
由中 科院长春应 化所、中科院 大连化物所 、南京师范 大学、南 通海阳新材 料科技公司 共同承担的 国家“863 计 划”目标导 向项目—— 直接甲醇燃 料电池技术 ，日前通过 了科技部 组织的中 期项目检 查。
直 接甲 醇 燃料 电 池是 一种 将 化学 能 连续 不断 地 转化 为电能的 可再生清洁 能源。自 20 世 纪 60 年代初 蚀、无环境 污染、安全 可靠等特点 ，迅速发展成 为国际高新 技术竞争 中的 重 要热 点之 一。 我 国政 府对 燃 料电 池的 研 发高 度重 视，将其列 为“国家科技 中长期发展 规划”中能源 、交通、 电子等领 域的重要 研究方向 和急需开 拓的尖端 高技术。
2009 年第 9 期
45
[4] 王 秀和.永磁电 机[M] .北京 :中 国电 力出版 社,2007. [5] 刘国强 ,赵凌 志,蒋继 娅.Ansof t 工 程电 磁场 有限 元分
析软件 [M]. 北 京:电子 工业出 版社,2005.
作 者 简介 李 金，男，上海海事大学物流工程学院自动化系在读硕士生，专 业 为 电力 电 子 与 电 力 传动 。 研 究 方 向 为电 力 传 动 控 制 系统 。 王 步 来 ，男 ， 高 级 工 程 师 ， 上 海 海 事 大 学 副教 授 ， 博 士 研 究 生 。 主 要 研 究 领 域： 电 机 及 其 系 统 。 负 责 的 “ 永 磁同 步 电 动 机 的 研 究 ” 和 “ 舰 船 电 力推 进 用 双 三 相 永 磁 同 步 电 机 的 研制 ” 等 项 目 为 上 海 市 教 委 课 题。
从 开 发低 成本 长 效发 电 的直 接甲 醇 燃料 电 池发 电技 术，为直接 甲醇燃料电 池实用化和 产业化奠定 重要基础的 目标出发 ，2007 年 5 月该所与 中科院大连 化物所、南京师 范大学和 南通海阳新 材料科技有 限公司获得 国家“863 计 划”项目 “直接甲醇 燃料电池技 术”的支持， 经过 2 年多 的联合攻 关，突破了 催化剂制备 及性能，电极 及膜电极集 合体制备 工艺，电池 结构改进等 技术关键，批 量制备出性 能优良的 多种催化剂 ，部分催化 剂性能优于 商品催化剂 ； 批量制备 出高性能膜 电极集合体 ，组装出了自 呼吸电池及 主动式电 堆，实现了自 呼吸电池甲 醇燃料电池 组与笔记本 电能连用 。项目实施 期间共申请 发明专利 9 项 ，实用新型 专利 2 项 ，获权 1 项。
燃料电池用金属基电催化剂的研究现况
传统化石燃料等不可再生能源的过度消耗及其所引起 的环境污染问题，迫使人们急切寻求一种清洁、高效、可再 生新能源。电化学能源转换和储存是应对当前严峻的能源 危机及环境问题的重要途径。近年来，多种能量储存和转换 技术及相关技术得到的了迅猛发展，如金属 - 离子电池、金 属 - 空气电池、电催化分解水及燃料电池等。这些能量和转 换技术可以有效地实现化学能与电能间的直接转换，对高效 利用可再生清洁能源、缓解能源危机和环境污染发挥重要作 用。其中，燃料电池是具有应用前景的新型能源装置之一。 燃料电池作为一种基于电化学的发电装置，燃料在阳极进行 氧化反应释放出电子，电子通过外电路传输到阴极，阴极发 生氧还原反应。常见的燃料有氢气、甲醇、甲酸、乙醇等。燃 料电池的性能与其电极材料中催化剂的性能密切相关。目 前，商业碳载铂电材料是低温燃料电池中广泛使用的阳极与 阴极的电催化剂。但是，由于贵金属铂的储存量有限、价格 昂贵，碳载体易氧化，阴极氧还原反应动力学低，导致其工 作效率大大降低，造成能量转换过程中较大的能量损失。另 外，阳极有机小分子在电催化氧化过程中，由于燃料的不完 全燃料而产生的副产物 CO 会吸附在铂电极表面，造成铂电 极的毒化，从而影响催化性能。并且铂催化剂在使用过程中 非常容易发生颗粒粗化长大，进而降低其催化活性。
1 贵金属基电催化剂的国内外研究现况 贵金属颗粒表面易吸附反应物，且强度知足，在电化学
反应过程中，利于形成中间“活性化合物”，具有极高的电催 化活性，是重要的催化剂材料。Du XT 等 [1] 采用电解的方
收稿日期 ：２０２０－０８ 作者简介 ：玉日泉，男，生于 １９８６ 年，汉族，广西南宁人，硕士研究生， 工程师，研究方向 ：冶炼工艺设计。
燃料电池用金属基电催化剂的研究现况
玉日泉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直接甲烷燃料电池的性能及其机理研究
直接甲烷燃料电池的性能及其机理研究随着环保意识日益增强，新能源汽车逐渐受到人们的关注。
其中，直接甲烷燃料电池备受瞩目，由于其高效、环保、成本低等优点，在船舶、车辆、飞机等领域具有广阔的应用前景。
本文将从直接甲烷燃料电池的组成结构入手，介绍其性能表现和机理研究，以期为读者带来全面的视角和深入的理解。
一、组成结构直接甲烷燃料电池由阳极、阴极、电解质膜三个部分组成。
阳极由催化剂、泵、解析器等组成，其作用是将甲烷和空气充分混合，引入电池中进行氧化反应。
阴极也由催化剂和泵等组成，其作用是收集氢离子，用电化学反应还原为水。
电解质膜则起到分离阳极和阴极的作用，同时允许离子在两边之间传输。
二、性能表现直接甲烷燃料电池在性能表现方面相比传统内燃机有显著优势。
首先，其效率高，能够将燃料直接转化为电能，而内燃机则需要将燃料转化为热能再转化为机械能，效率较低；其次，直接甲烷燃料电池发电时无排放，它只会在发电时产生水和二氧化碳，而内燃机则会产生各种污染物；最后，直接甲烷燃料电池寿命长，达到2万小时，维护成本也低。
除此之外，直接甲烷燃料电池还有其他性能表现。
比如，它在低温条件下仍能正常工作，而传统电池在低温下会出现功率下降或不能工作的情况；直接甲烷燃料电池还可采用系统相互匹配、热管理等手段，提高效率，减少损耗。
三、机理研究直接甲烷燃料电池的机理研究主要涉及两个方面。
一方面是催化剂的研究，催化剂的作用是促进电化学反应，降低活化能。
如何设计和选用高效、稳定的催化剂是该领域的研究热点之一。
目前，所选用的催化剂主要有镍基合金、白金基合金和钯基合金等。
另一方面是电解质膜的研究，电解质膜的作用是保持阳极和阴极之间的距离，同时允许离子进行传输。
常用的电解质膜有Nafion、PBI等。
这些材料的选择和性能优化对直接甲烷燃料电池的效率和寿命具有决定性影响。
结语直接甲烷燃料电池是新能源领域中备受关注的研究课题。
本文从组成结构、性能表现和机理研究三个方面详细介绍了这一领域的最新研究进展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硕士研究生课程论文(2010-2011学年第一学期)题目：直接甲酸燃料电池催化剂的研究进展硕士研究生：江正福直接甲酸燃料电池催化剂的研究进展江正福摘要：本文主要从直接甲酸燃料电池的阳极电化学氧化机理、阳极催化剂的制备方法、中毒机理、催化剂性能的影响因素以及研究现状等方面进行介绍，最后讨论直接甲酸燃料电池作为新型能源的未来发展前景。
关键词：直接甲酸燃料电池；阳极催化剂；制备方法；中毒机理1 引言：由于能源危机的提前到来，燃料电池作为新型替代能源提前登上了历史的舞台并扮演着重要的角色，然而由于成本以及技术等方面的原因，直接甲醇燃料电池成为世界上许多国家的研究开发热点，并已取得了可喜的成绩，但是甲醇有相当高的毒性，刺激人的视觉神经，过量会导致失明。
因此，要想实现低温燃料电池在便携式电源领域的应用，很有必要探索其他的无毒液体燃料来替代高毒性的甲醇，甲酸-这种有机小分子由于其诸多优点引起了人们广泛的兴趣。
首先，与甲醇相比，甲酸无毒。
其次，甲酸不易燃，存储和运输安全方便。
三，甲酸的电化学氧化性能要比甲醇好，用甲酸作燃料时，在标准状态下的理论开路电压为1.45V，高于甲醇。
四，甲酸作为燃料，可以有很高的浓度，即使达到20mol/L，还是有很好的性能。
五，甲酸是一种电解质，有利于增加阳极室内溶液的质子电导率。
六，由于Nafinon膜中的磺酸基团与甲酸阴离子间有排斥作用，因此，甲酸对Nafion膜的渗透率远小于甲醇。
由于其上述诸多优点，因此它是一种很有发展前景的替代能源。
2 甲酸的电化学氧化机理与所有的质子交换膜燃料电池一样，直接甲酸燃料电池阴极使用的都是空气。
甲酸首先在阳极被氧化，生成质子和电子，质子通过质子交换膜传输到阳极与氧反应生成水，而阳极生成的电子通过外电路传输到阴极。
阳极:HCOOH→CO2+2H++2e- (l)阴极:1/2O2+2H++2e-→H2O (2)总反应:HCOOH+1/2O2→CO2+H2O OCV~1.48V (3)甲酸氧化机理比较复杂，目前还没有定论。
广泛接受的甲酸在纳米催化剂上的氧化机理主要基于两种途径[1]，即“直接途径”和“非直接途径”。
“直接途径”认为甲酸首先在催化剂电极上失去一个电子和一个H+，形成中间产物吸附在催化剂上:HCOOH→COOH ads+e-1COOH ads→CO2+H++2e-1“非直接途径”认为甲酸氧化过程中，形成有害的中间产物CO吸附于催化剂表面，降低催化剂的效率。
吸附的CO在苛刻的条件下才能被还原成CO2。
HCOOH→CO ads+H2O→CO2+2H++2e-1后来，在甲酸氧化过程中红外线反射吸收光谱(Infrared reflection absorption spectroscopy)检测到CO，确认CO为甲酸氧化过程中的一种有害中间产物。
同时甲酸氧化过程中还检测出COH/HCO[2]，认为COH/HCO可能也为一种有害物质。
并且CO的形成也有不同的看法，一种认为以下的过程形成CO[3]: COOH ads+2H ads→COH ads+H2OCOH ads→CO ads+H++e-1CO的第二种形成过程认为比较复杂，通过如下过程进行[4]:HCOOH ads+H++e-1→ [CH (OH) 2] ads[CH (OH) 2] ads→HCO ads+H2OHCO ads→CO ads+H++e-1另外，COOH一直被认为是甲酸氧化过程的活性中间体，但在实验中一直没有得到证实。
红外线反射吸收光谱在甲酸氧化反应中检测到催化剂表面吸附了HCOO,认为HCOO是甲酸氧化过程的活性中间体，所以Samjeske等提出了第三种甲酸氧化途径，即“甲酸根途径”：HCOOH→HCOO ads+e-1HCOO ads→CO2+H++2e-13 阳极催化剂制备方法3.1浸渍-液相还原法将Pt的可溶性化合物溶解后，与载体混合，再加入各种还原剂，如NaBH4、甲醛、柠檬酸钠、甲酸钠、肼等，使Pt还原并吸附在载体上，然后干燥，制得Pt/C催化剂。
这种方法的优点是简便可行，缺点是分散性不好，多组分时，载体内部常常发生各组分分布不均匀的问题。
3.2电化学沉积法利用循环伏安法、欠电位沉积等电化学方法将Pt或其他金属还原。
该方法缺点是难以解决将金属催化剂均匀的附载在活性炭上以及共沉积过程中各组分金属含量的控制。
3.3气相还原法Pt的化合物被浸渍或沉淀在活性炭上后，干燥、氢气高温还原获得Pt/C催化剂。
该方法制得的金属粒子较小，一般在1.0-1.5nm之间。
3.4凝胶-溶胶法将Pt制成Pt溶胶吸附在活性炭上，可以得到分散性较好的Pt/C催化剂。
该法优点是值得的催化剂性能较好，缺点是难以控制胶体粒子的大小和保持胶体粒子的稳定性。
除上述四种方法外，还有离子交换法、气相沉积法等，在此不一一介绍。
4 催化剂中毒机理由于甲酸在Pt催化剂表面解吸附，形成一系列表面吸附物种，因此，很有可能是其中一种（或多种）中间物种，如CO在Pt的表面形成了强烈的吸附，封锁了Pt催化剂的表面活性位置，阻止了甲酸的解离吸附，从而造成催化剂的中毒。
以前，电化学研究认为中毒物种是CO ads或COH ads。
但用现场红外光谱方法检测后，确认中毒物种是CO ads。
CO可以以两种方式吸附在Pt的表面，一种是线性吸附，其红外光谱峰在2060cm-1处，一种是桥式吸附，在1850-1900cm-1处产生吸收峰。
研究表明[5]，线性吸附的CO是导致催化剂中毒的主要原因，因为线性吸附的CO强烈地吸附在Pt表面，从而阻止了甲酸进一步的解离吸附和氧化，而桥式吸附的CO在Pt表面吸附较弱，不易使Pt中毒。
当Pt附近有能吸附OH的金属或金属氧化物存在时，可以促进吸附在Pt上的CO氧化，从而可以有效地减少中毒现象。
5 催化性能的影响因素5.1催化剂粒子的大小对催化剂性能的影响从理论上讲，在指定反应物和催化剂的情况下，为了提高催化活性，必须增加催化剂的比表面积，即要减小Pt粒子的大小。
以前的研究认为粒子越小，催化剂表面积越大，催化剂拥有更多的活性中心，应该对有机小分子的电催化氧化更为有利[6]。
但是Parmigiani[7]等人利用XPS的研究发现，当Pt粒子太小时，Pt 粒子不稳定，容易发生氧化。
Takasu等人利用电化学方法研究Pt氧化物的电化学还原时，也发现当Pt粒子越小时，Pt氧化物的还原峰就越负移，这说明Pt粒子越小，其生成的氧化物越稳定。
这表明Pt粒子小容易氧化失去催化活性。
而Pt粒子大，比表面积小，催化活性低，因此Pt粒子大小存在着一个最优化范围。
5.2催化剂的表面形貌对催化剂性能的影响最直接有效的降低Pt载量、提高催化活性的方法，除了通过减小Pt的粒径、提高金属的分散度来增加金属比表面积外，还可以通过增加粗糙度来增加催化剂的比活性中心数目。
表面形貌越粗糙，表面缺陷越多，催化剂颗粒的棱、角、边及缺陷点也相应增多，处在这些位置的原子往往比一般的表面原子具有有更强的解离吸附的能力，能极大地提高催化剂的催化活性。
Morimoto[8]等人研究CO在不同粗糙度的Pt电极上的电化学行为时发现，粗糙度为125的Pt电极表面其解离吸附CO的能力远远高于粗糙度为2.8的Pt电极。
6 甲酸燃料电池阳极催化剂的研究现状6.1非负载型Pt基催化剂在直接甲酸燃料电池的早期发展过程中，Pt基催化剂被广泛应用为阳极的催化材料。
在首例DFAFC的报道中，WEBER等[9]发现Pt黑和Pt/Ru催化剂都表现出更高的电催化氧化活性，同时，Pt/Ru催化剂比Pt黑的催化活性更高. 虽然取得了上述结论，但是直接甲酸燃料电池的发展却似乎停滞不前，直到2002年，伊利诺斯大学的研究小组再次报道了直接甲酸燃料电池作为小型便携式化学电源的可行性及其优越的性能[10],才使得DFAFC的研究再次得到了人们的重视。
鉴于在首例DFAFC中出色的性能，Pt基催化材料开始广泛地被研究者关注，并且逐渐变为DFAFC的重要催化剂材料。
此后, Pt/M型的双金属催化剂被相继报道[11]。
在Pt的基础上加入第二种金属，不但减少了贵金属的用量,而且还能够大大增加催化剂对于甲酸电化学氧化的催化活性。
近年来，Pt/Ru[12]，Pt/Au[12]，Pt/Sb[13]，Pt/Pb[14]等两元金属催化剂都有相关研究，并且这些掺杂或者合金金属的作用机理也在进一步探索中。
WASZCZUK等人[15]通过共沉积的方法合成了一系列的Pd 或者由Ru修饰的Pt纳米颗粒。
通过研究发现，Pt表面修饰Pd后表现出了最高的催化活性,两种金属的存在都能极大地提高Pt对于甲酸的催化活性。
其中，Pt/Pd催化剂在较高工作电位的催化活性最高，而Pt/Ru在较低的电位表现出最高的电流密度70mW·cm- 2。
各种催化剂在衰减的性能上也有所不同，Pt/Ru的衰减最快,而Pt/Pd在经历了初期较快的衰减后，逐渐进入一个较平稳状态。
THOMAS和MASEL 等人的研究表明[16]，随着Pt电极上Pd覆盖度的增加，甲酸的脱氢反应能力随之下降,从而更加倾向于通过直接路径进行反应；而Ru的掺杂却抑制了直接路径的反应，但通过氧化活化间接路径中的CO，可使整个催化剂的催化氧化活性增加,而在Pd /Pt中却不存在这样的双金属协同效应,因而催化活性的提高是由降低CO的毒化造成的。
CHOI等人[17]通过化学还原方法,制备了非附载型的Pt/Au 合金，研究了其作为直接甲酸燃料电池阳极催化剂的催化活性。
通过研究发现，与Pt/Ru相比，Pt/Au催化剂表现出了更高的催化活性，而且催化的稳定性也得到了明显提高,由此认为Pt/Au上的甲酸氧化过程主要是通过甲酸脱去氢气的直接路径进行的。
6.2非负载型Pd基催化剂2004年以来，科学家对于Pd基催化材料电催化氧化甲酸进行了大量的研究。
首次采用Pd取代Pt作为DFAFC的阳极催化材料，同Pt基催化剂相比,Pd在室温及更高温度下都表现出了更高的电流密度。
但Pd黑催化剂的催化性能随着工作时间的增加明显下降，而这种催化活性的衰减可以通过简单的电位活化得到恢复。
同样，CHOI等人[18]还研究了工作时间，以及温度对DFAFC中Pd阳极、Pt/Ru阳极、DMFC中Pt/Ru阳极、氢燃料电池的影响。
他们发现，Pd阳极催化剂不仅表现出比DFAFC以及DMFC中Pt/Ru阳极催化更高的能量密度，而且几乎接近氢燃料电池。
但Pd阳极催化剂的催化活性衰减是一个很严重的问题，特别当甲酸的浓度提高时，这种趋势尤为明显。
6.3负载型Pt基及Pd基催化剂由于高比表面积碳材料的高导电性、化学稳定性,以及低成本等特殊性质，使其能广泛应用于不同的金属阳极催化剂的负载材料，从而可以降低贵金属的载量，并且降低整个燃料电池的成本。