纳米铂线制成的燃料电池电极
doe 燃料电池用铂载量标准2023
标题：doe 燃料电池用铂载量标准2023随着环境保护意识的提高，清洁能源的需求日益增加。
燃料电池作为一种清洁能源技术，具有高能效、无污染排放等优点，正在受到越来越多的关注与应用。
在燃料电池中，铂是一种重要的催化剂材料，是燃料电池电极的主要组成部分。
铂的使用量对燃料电池的性能具有重要影响。
为了有效监管和规范燃料电池中铂的使用，美国能源部（DOE）正在制定燃料电池用铂载量的标准，预计将于2023年正式实施。
本文将从以下几个方面对此标准进行分析和讨论：1. 铂在燃料电池中的作用2. doe 燃料电池用铂载量标准2023的制定背景3. 燃料电池用铂载量标准对行业的影响4. 未来展望与建议1. 铂在燃料电池中的作用铂是一种重要的贵金属，具有优异的导电性和稳定性，是燃料电池中最常用的催化剂材料。
在燃料电池中，铂主要用于阳极和阴极的催化作用，可以加速氢气或氧气与质子的反应，从而促进电化学反应的进行。
铂的使用量直接影响着燃料电池的性能和成本，因此对铂的使用量进行有效的管理和控制具有重要意义。
2. doe 燃料电池用铂载量标准2023的制定背景美国能源部一直致力于推动清洁能源技术的发展与应用。
燃料电池作为一种重要的清洁能源技术，受到了美国政府的重视与支持。
随着燃料电池技术的不断成熟和市场需求的增加，铂资源的紧缺问题逐渐突显。
为了有效管理和利用有限的铂资源，美国能源部着手于燃料电池用铂载量标准的制定工作。
该标准的出台将有利于推动燃料电池技术的进一步发展，降低燃料电池成本，提高能源利用效率。
3. 燃料电池用铂载量标准对行业的影响燃料电池用铂载量标准的出台将对整个燃料电池产业产生深远影响。
这将推动燃料电池技术的进步与应用。
燃料电池用铂载量的标准化将引导生产厂商采用更加节约资源的生产工艺，降低铂的使用量，提高燃料电池的能源利用效率。
标准的实施将有助于降低燃料电池的生产成本，提高其竞争力，促进清洁能源技术的产业化和商业化进程。
纳米材料在能源转换中的应用
纳米材料在能源转换中的应用随着科技的发展，人们对可再生能源的需求越来越迫切。
而纳米材料作为一种具有特殊性质和潜力的材料，被广泛应用于能源转换领域。
本文将探讨纳米材料在太阳能、燃料电池和储能领域的应用。
首先，我们来看纳米材料在太阳能转换中的应用。
太阳能是一种无污染、丰富的能源来源，但传统的太阳能电池效率较低。
然而，纳米材料的引入使得太阳能电池效率大幅提升。
例如，通过在太阳能电池中添加纳米颗粒，可以增加太阳能的吸收率，并且降低光子对过程中的损失。
此外，纳米线和纳米棒也被用于制造高效的太阳能电池，因为它们的高比表面积和光吸收能力。
其次，燃料电池作为一种清洁能源转换技术，也广泛应用了纳米材料。
纳米材料可以提供更大的比表面积，从而增加催化反应的活性。
例如，纳米铂是一种常用的燃料电池催化剂，其高比表面积和优良的电子传输性能使得电池的效能更高。
此外，纳米结构还可以提高燃料电池的质子传导性能，从而提高电池的整体效率。
最后，纳米材料在能量储存领域也有重要的应用。
目前，储能技术是可再生能源的瓶颈之一，而纳米材料的引入为储能领域带来了许多新的可能。
例如，纳米碳管和纳米片状材料可以用于制造高性能的锂离子电池，其较大的比表面积可以提供更多的储存空间，并且提高充放电速度。
另外，纳米材料还可以用于制造超级电容器，其高比表面积和高电导率使得储能效率显著提升。
综上所述，纳米材料在能源转换中的应用已经取得了显著的进展。
通过在太阳能转换、燃料电池和储能领域的应用，纳米材料可以提高能源转换的效率和稳定性，为可再生能源的开发和利用提供了新的途径。
未来，随着纳米材料技术的不断发展，相信纳米材料在能源转换中的应用将会愈发广泛，并为我们创造一个更清洁、可持续的能源未来。
燃料电池中铂的氧化还原电位
燃料电池中铂的氧化还原电位
燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备，其中使用的关键材料之一是铂。
铂是燃料电池中的催化剂，它能够促进氢气和氧气之间的反应，使得燃料电池能够产生电能。
然而，铂也是一种昂贵而稀有的金属，因此研究如何最大限度地利用铂是燃料电池研究的重要方向之一。
铂的氧化还原电位是燃料电池研究中的一个重要参数。
氧化还原电位是指氧化和还原反应发生时电极电位的变化，用于衡量反应的驱动力。
在燃料电池中，铂的氧化还原电位将决定燃料电池的效率和稳定性。
研究发现，铂的氧化还原电位随着电极表面的形态和化学环境的变化而变化。
例如，铂纳米粒子的氧化还原电位比铂块体大，因为纳米粒子的表面能更强，电子更容易被氧化。
此外，当燃料电池中的酸度或温度发生变化时，铂的氧化还原电位也会发生变化。
因此，研究铂的氧化还原电位，了解其变化规律，能够帮助燃料电池的设计和优化。
同时，也有助于减少铂的使用量，提高燃料电池的经济性和可持续性。
- 1 -。
法国研制超低铂含量的燃料电池电极
法国研制超低铂含量的燃料 电池 电极 该研究是在奥尔 良大学的格雷米实验室进行的， 利用磁控溅射技术 ， 将铂喷射到其 ＥＴｋ ． ｅ 气 体扩 散层上 。 铂的粒径 、 沉积结构及铂的重新分配都有利于氢气氧化还原反应效率的提高。 质子交换 膜燃料 电池电极铂的用量如此之少，并且达到了 ４０ Ｗ／ ２ ０ｍ ｃ 。利用 Ｎａｏ ２２与 Ｎ ｆ ｎ ｌ ｍ ｉ ｔｎ １ ａ ｏ ｔ５ ｉ 膜 分别 做实 验 ，相应 的燃料 电池 的 能量密 度达 到 了 ０４４．５ ／ 。 ． １ Ｗｒｍ － ２ ｃ 除 了性能的改进，这项技术成本低，易于工业化生成 ，对燃料电池有着促进作用。该项 技术制造的第一批产品将被命名为 “ Ｐ Ｌ ” Ｔ ２ ２ ，铂的含量为 ２ ｇ ｍ 。 ０／ ２ ｃ
史性 跨越 。
２ ６
研 究小组 利用 这种 新型 复合材 料制 造 出直径 １ ｒｍ、长 ５ １ｃ 的原型 神经 导 管，并 进 ． ５ ａ ￣ ５ｍ 行 了 比较测试 。结 果表 明 ，壳 聚糖聚 酯 无论 是在 干燥还 是 潮湿 的环境 下 ，都表 现 出稳定 的强 度 、弹性 和 耐压性 。在 类似 于人 体 内部 的潮 湿环 境 中 ，壳聚 糖 聚酯 导管 的抗 拉 力是 乳酸． 羟 基 乙酸共 聚物 制成 的导 管 的两倍 ，是胶 原 蛋 白导管 的八倍 。 这种 新型 复合材 料 不仅 可用于 神经 导 管的制 造 ，在 医用 辅 料 、心脏 移植 、肌 腱 、韧带 、 软骨、肌 肉修复以及其他生物医学领域都具有广泛的应用前景。
我国拥有了具 自主知识产权的新一代 电解技术 中国有色 金属 工业协 会 在 中国铝业 公司郑 州研 究院 召开科 技成 果鉴 定会 ，对郑研 院 “ 新 型结构电解槽工业试验研究” 科技成果进行 了鉴定， 一致认为：新型结构电解槽技术的开发 和工业试验的成功， 标志着我国铝 电解槽技术研究取得了革命性的重大突破， 使我国拥有 了 具有 自主知识产权的世界领先的新一代电解技术， 支撑我国由铝工业大国向铝工业强国的历
两种纳米铂电极电催化氧化甲醇的性能比较
新
余
学
院
学
报
Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ Ｏ Ｆ ＸＩ ＮＹＵ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖｏ １ ． １ ８． ＮＯ． ５ Ｏｃ ｔ ． ２ ０１ ３
两种纳米铂电 极电 催化氧化甲 醇的 性能比 较
● 罗永平， 廖卫兵 ， 徐顺建 ， 钟炜 ， 肖宗湖， 李水根 ， 李泽斌
等优点而越 来 越受 到人 们 的广 泛关 注 Ｉ ３ Ｊ 。在 Ｄ Ｍ Ｆ Ｃ发展 导电玻璃上 ， ６ ０ ℃恒温 处理 １ ５ ａｉ ｒ ｎ ， 重复上 面步骤 ２次 ， 再利用 中， 阳极催 化剂 的制备和性 能是一个处 于极其 重要 位置 的研 程序升温法 ， 经６ ０ ｍ ｉ ｎ升温 至 ４ ０ ０ ￣ Ｃ， 恒温 １ ５ ｍ ｉ ｎ ｏ热 解法制
２实 验
２ ． １试 剂 与 药 品
２ ． ４电 化 学 性 能 测试
电催化氧化 甲醇性 能测 试在 科斯 特 电化 学 工作 站上 进 行 。测试条件 ： １ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ Ｃ Ｈ Ｏ Ｈ ＋０ ． ５ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ ２ Ｓ Ｏ ４ 溶液， 扫
（ １ ） 热解 法（ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ａ ｌ ｄ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｔ Ｄ ）
直接甲醇燃料 电池 （ Ｄ Ｍ Ｆ Ｃ） ， 作 为 一种清 洁高 效而 且性 如 下 ： 能稳定的电源技术 ， 由于具有结构简单 、 运行温度和压力要求 低、 能量转 化率 高 、 对环境 无污染 、 可作 为常规 能源 的替代 品 把７ ｍ ｍｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ ： Ｐ ｔ Ｃ １ 异丙 醇溶 液均 匀滴 覆在 洁净 的 Ｆ ｒ ｒ ０
法 ” 等 。本文利用 热解 法和 电化学 沉 积法 两种 方法制 备 Ｅ Ｖ Ｏ ＭＡ １ ０型扫描电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 和 ｘ射线 衍射 仪 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 进行
纳米材料在新能源领域的应用介绍
纳米材料在新能源领域的应用介绍随着全球对清洁和可持续能源的日益迫切需求，纳米材料在新能源领域的应用越来越受到广泛关注。
纳米材料的独特特性使其成为开发高效能源转换和储存设施的理想选择。
本文将介绍纳米材料在太阳能、燃料电池和储能技术等新能源领域的应用。
太阳能是一种可再生能源，广泛应用于发电和热水供应。
纳米材料在太阳能领域的应用主要包括光催化剂和光伏电池。
光催化剂利用纳米材料的特殊表面结构和高比表面积，能够有效地吸收光能并促进反应速率，从而提高水的光解效率和二氧化碳的还原率。
纳米材料作为光催化剂的优势在于其高光吸收率和光电转换效率，如二氧化钛纳米颗粒的饱和吸收度接近100％，这使得光催化剂成为水分解和CO2还原的理想选择。
此外，纳米材料的大比表面积和高光电转换效率使得光伏电池能够更高效地转换太阳能发电。
例如，使用纳米结构材料可以增加光伏电池的光吸收能力，提高光生电子和空穴的分离效率，从而提高光伏电池的光电转换效率。
纳米材料的应用促进了太阳能技术的发展，使其成为替代传统能源的一个可行选择。
燃料电池是一种将化学能转换为电能的装置。
纳米材料在燃料电池领域的应用主要包括催化剂和电解质材料。
在燃料电池中，催化剂起着重要的作用，能够促进燃料的氧化和还原反应。
纳米材料由于其高比表面积和特殊结构，具有较大的活性表面和更多的催化剂活性位点，对催化反应起着重要作用。
例如，使用纳米铂作为燃料电池催化剂，不仅可以提高氧还原反应速率，还能减少铂的使用量并降低成本。
此外，纳米材料的电解质材料也能提高燃料电池的性能。
纳米尺寸的电解质颗粒可以提高离子传输效率，并减小电极表面积与电解质直接接触的距离。
这些纳米材料的应用使得燃料电池具有更高的效率、更低的成本和更长的寿命，为清洁能源的发展做出了重要贡献。
储能技术是解决可再生能源波动性的关键。
纳米材料在储能技术中的应用主要包括锂离子电池和超级电容器。
锂离子电池是目前广泛应用的可充电电池，而纳米材料的应用可以提高其容量、循环寿命和充放电速率。
燃料电池膜电极活化过程_概述说明以及解释
燃料电池膜电极活化过程概述说明以及解释1. 引言1.1 概述燃料电池作为一种高效清洁的能源转换技术，在实现可持续发展和减少环境污染方面具有重要意义。
其中，膜电极作为燃料电池中的关键组成部分，对电池性能以及寿命有着重要影响。
因此，了解和掌握燃料电池膜电极的活化过程是非常必要的。
本文旨在对燃料电池膜电极活化过程进行全面概述、说明和解释。
我们将从定义和背景知识入手，介绍活化过程的基本原理，并详细说明催化剂选择与负载方式优化、膜电极制备方法与工艺参数调控以及膜电极表面处理与改性技术应用等方面。
最后，我们将深入解析催化反应机理、传质与扩散过程分析以及反应中的能量变化，并总结已有研究成果。
1.2 文章结构本文共分为五个部分组成：引言、燃料电池膜电极活化过程概述、燃料电池膜电极活化过程说明、燃料电池膜电极活化过程解释以及结论与展望。
接下来的章节将依次介绍各个部分的内容。
本文的主要目的是全面概述和解释燃料电池膜电极活化过程。
通过详细说明不同方面的研究成果和技术应用，我们旨在增强对该领域的理解，并为进一步的研究提供启示。
同时，本文也将指出目前所面临的挑战，并展望未来在该领域可能取得的发展方向。
以上就是引言部分内容，后续章节将进一步拓展和详细说明燃料电池膜电极活化过程概述、说明和解释等内容。
2. 燃料电池膜电极活化过程概述2.1 定义和背景知识燃料电池膜电极活化是指将催化剂和质子交换膜等材料加载在电极表面，并通过适当的处理方法，使其具备更高的催化活性和传输性能的过程。
燃料电池作为一种清洁高效的能源转换技术，其核心就是膜电极，而膜电极活化过程对于燃料电池的性能具有重要影响。
2.2 活化过程的重要性在实际应用中，需要通过合理优化膜电极结构和制备工艺来提高燃料电池的效率和稳定性。
而膜电极活化过程则是这一优化过程中不可或缺的环节。
通过对催化剂选择、负载方式、制备方法以及表面处理与改性技术等方面进行调控，在保持足够催化活性的同时，还能提高各种传质与扩散过程，进而提升整个燃料电池系2.3 活化过程的基本原理在燃料电池中，正常工作所需的活性位点主要由催化剂提供，因此选择合适的催化剂并控制其负载方式是完成活化过程的关键。
纳米复合材料在能源方面的应用研究
纳米复合材料在能源方面的应用研究随着全球对环境保护和可持续发展的重视，能源问题成为各国政府和科学家关注的焦点。
纳米技术作为一项前沿技术，已经在许多领域得到了广泛的应用，其中在能源领域的应用也备受关注。
纳米复合材料是当前研究热点之一，其在能源方面的应用前景广阔。
一、纳米复合材料的概念及特点纳米复合材料指的是通过控制尺寸在1-100nm范围内的纳米材料与其他材料或化合物进行复合形成的新材料。
与传统材料相比，纳米复合材料具有以下特点：1. 卓越的力学性能：由于纳米材料在尺寸上的变化导致其表面积和晶界面积增大，从而提高了复合材料的强度、硬度和韧性。
2. 突出的光电性能：在纳米材料的尺寸下，能带结构和电子结构发生变化，从而改变了材料的光电性能。
3. 特有的催化性能：由于纳米材料表面的原子和键的数量较大，因此在催化反应中起到更为明显的作用，可以提高催化反应活性和选择性。
二、纳米复合材料在能源领域的应用1. 锂离子电池锂离子电池作为目前最为广泛的可充电电池，具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点。
纳米复合材料作为锂离子电池中的正极、负极材料或隔膜材料，可以有效地提高电池的性能。
例如，将纳米二氧化钛与石墨烯复合后，可以提高石墨烯导电性和纳米二氧化钛的催化性能，从而改善锂离子电池的循环寿命和充放电能力。
2. 太阳能电池太阳能电池是一种将太阳辐射能转化为电能的设备。
纳米复合材料作为太阳能电池中的光电转换层（光伏层）可以大大提高太阳能的转换效率。
例如，将纳米TiO2与有机染料复合，可以有效提高太阳光的吸收范围和光电转换效率，同时减小光伏层厚度，降低制造成本。
3. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备，可以直接利用燃料（例如氢、甲烷等气体）进行发电。
纳米复合材料作为燃料电池中的电催化剂，可以提高电池的转换效率和稳定性。
例如，将纳米铂颗粒与多孔氧化铝复合后制成电催化剂，可以提高氧气还原反应的催化效率和稳定性，从而提高燃料电池的功率输出和寿命。
铂纳米丝制成的燃料电池电极
“ 板条” ，在燃料电池中可起到电极作用 。这种金属丝是利用熟知的电自 旋技术制成的，这 是一种用于制造长而超细的固体纤维技术。 这种技术可用来制造纳米丝制成 的独立式燃料电 池催 化剂 。 铂是用 于燃 料 电池催化 剂 的主要 材料 ， 因为铂 耐腐蚀 而且 能效 比便宜 些 的镍 金属 要高许 多。目前，催化剂都是用纳米颗粒制成的，这样可获得较大接触面积，表面积越大则能效就 越 高。但是，使用纳米颗粒有两个 问题使总的表面积减小； 一个问题是纳米颗粒彼此粘在一 起， 另一个问题是纳米颗粒必须使用碳支架以保持其位置不变 。 纳米丝则可克服这两个难题。 由铂丝排成的、 厘米长度 的、柔软而细度均匀的一个结构，其中包含有位置不变的纳米 颗 粒 ，可 以无需额 外 的支 撑物 。研究 人 员得 以在 纳 米丝上 生成 一系 列铂珠 ，其 形状 非常 像项 链 上 点缀 的珠子 ，从而 无需 再制造 另 外的颗 粒物珠 子 。 （ 杨英 惠 摘 译 ）
度可达 ２７Ｍａ 其断裂韧性为 ３ｋｉ ， ３９Ｐ 。 ４ｓ√ 屈服强度为 ２６Ｍａ 合金显示了出色的延展性， ０８Ｐ。
延 伸率 达到 １％ 截面 缩 小 ５％ 在 旋转弯 曲疲 劳测 试 中在 摆 动状态 下其 疲 劳强度 达 ９ ５Ｐ 。 １， ３。 ６Ｍａ 这 种 合金可用 于 管材 、结构件 、驱动 轴 、弹 簧 、接 头 、曲柄 等 。合 金可制 成锭 ，空 心锭 、
具有韧性 的超 高强度钢
美国卡朋特工艺公司宣称制成了既有展性又有韧性的超高强度钢 。 ｅ ｔ ０ Ａ ｒ ３ 合金是该 Ｍｅ ４ 公 司 ＡｅＭｅ 系列超 高强 度钢 和超 高韧性 钢 中的最新 品种 。这 是一 类弥 散硬化 马 氏体钢 ，在 ｒ ｔ ４ ２Ｃ下经 过热处 理 和时效 处理 的， 以期达 到所 需特 性 的钢 种 。 ８￣ 该合 金的强度 和韧 性与 Ｍ ｒ ｇ３０相 当 ， 是具有 持久 的展性 和耐疲 劳特 性 。 ｅＭ ｔ４ ａ ａ ｅ５ 但 Ａ ｒｅ ３０ 含有 １％ ２ 的镍， ５６ 的钻、２ ２％ 、ｌ．％ ．５的铬和 １８％ ．５ 的钼 。该合金硬度可达 ＨＣ ６ Ｒ ５ ，最高抗拉强
燃料电池的催化剂研究进展
燃料电池的催化剂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，正受到越来越广泛的关注。
而催化剂在燃料电池的性能提升和广泛应用中起着至关重要的作用。
本文将详细探讨燃料电池催化剂的研究进展。
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，催化剂能够加速反应的进行，降低反应的活化能，从而提高电池的性能和效率。
对于质子交换膜燃料电池（PEMFC）来说，铂（Pt）基催化剂一直是研究的重点。
铂具有出色的催化活性，能够有效地促进氢氧化反应（HOR）和氧还原反应（ORR）。
然而，铂是一种稀缺且昂贵的金属，这极大地限制了燃料电池的大规模商业化应用。
因此，如何减少铂的用量，同时保持甚至提高其催化性能，成为了当前研究的关键问题之一。
一种常见的策略是通过减小铂纳米颗粒的尺寸来增加其比表面积，从而提高铂的利用率。
研究表明，当铂纳米颗粒的尺寸减小到一定程度时，其催化活性会显著提高。
此外，将铂与其他金属（如钯、铑、钌等）形成合金，也可以改善其催化性能。
合金化不仅能够调节催化剂的电子结构，还可以提高其抗中毒能力和稳定性。
除了对铂基催化剂进行优化改进，非铂催化剂的研究也取得了一定的进展。
过渡金属氮化物、碳化物以及过渡金属氮碳（MNC）复合材料等都被认为是具有潜力的非铂催化剂。
其中，MNC 复合材料由于其良好的 ORR 催化活性、成本低廉以及稳定性较好等优点，成为了研究的热点之一。
在催化剂的载体方面，碳材料（如碳纳米管、石墨烯等）因其优异的导电性、大的比表面积和良好的化学稳定性，被广泛应用于燃料电池催化剂的载体。
此外，金属有机框架（MOFs）衍生的碳材料也引起了研究者的关注。
MOFs 具有高度有序的孔结构和可调节的化学组成，通过热解处理可以得到具有独特结构和性能的碳材料，为催化剂提供更好的支撑和分散。
为了进一步提高催化剂的性能，还需要对其微观结构和表面性质进行精确调控。
纳米材料在化工领域中的应用
纳米材料在化工领域中的应用一、引言纳米科技是21世纪最具前景的领域之一，其应用范围涵盖医疗、电子、材料等多个领域。
其中，在化工领域中，纳米材料也得到了广泛的应用。
本文将从纳米材料的定义、制备方法以及在化工领域中的应用等方面进行详细阐述。
二、纳米材料的定义纳米材料是指粒径在1-100nm之间的物质，其特殊的物理和化学性质使其在许多领域中都具有重要的应用价值。
与传统材料相比，纳米材料具有更大的比表面积和更高的活性。
三、纳米材料的制备方法1. 气相法：通过气相反应制备纳米粉末或薄膜，常见的气相法有物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等。
2. 溶液法：通过溶液反应制备纳米粒子或薄膜，常见的溶液法有溶胶-凝胶法、微乳液法和水热合成法等。
3. 机械法：通过机械力作用制备纳米粉末或薄膜，常见的机械法有球磨法、高能球磨法和喷雾干燥法等。
四、纳米材料在化工领域中的应用1. 催化剂：纳米材料具有更高的比表面积和更高的活性，因此在催化剂领域中得到了广泛的应用。
例如，纳米铜、纳米镍等金属材料可以作为氢化反应催化剂；纳米氧化铝、纳米二氧化钛等无机材料可以作为光催化剂。
2. 涂料：由于纳米材料具有较高的比表面积和更好的分散性，因此可以增强涂料的耐候性、耐腐蚀性和抗污染性。
例如，将纳米二氧化硅添加到涂料中可以增强其耐候性；将纳米银添加到涂料中可以增强其抗菌性能。
3. 聚合物复合材料：将纳米材料与聚合物相结合可以改善聚合物的力学性能和导电性能。
例如，将碳纤维与碳纳米管复合可以制备出高强度、高导电性的材料。
4. 燃料电池：纳米材料可以作为燃料电池的催化剂和电极材料。
例如，将纳米铂作为燃料电池催化剂可以提高其效率和稳定性；将纳米碳管作为电极材料可以提高其导电性能。
5. 纳米吸附剂：由于纳米材料具有较高的比表面积和更好的吸附性能，因此可以制备出高效的吸附剂。
例如，将纳米氧化铁作为吸附剂可以去除水中的重金属离子；将纳米硅胶作为吸附剂可以去除空气中的有害气体。
质子交换膜燃料电池催化剂纳米铂材料研究进展
2020年11月 贵 金 属 Nov. 2020第41卷第4期Precious MetalsV ol.41, No.4收稿日期：2019-09-15基金项目：国家自然科学基金项目(51576201)；广东省自然科学基金研究团队项目(2015A030312007)；东莞市引进创新科研团队项目(201460710200034)；中国科学院可再生能源重点实验室基金项目(Y807j41001)；STS 区域重点项目(KFJ-STS-QYZD-2021-02-003)第一作者：王志达，男，博士，副研究员，研究方向：纳米材料、PEMFC 低铂载量催化剂。
E-mail ：************** *通讯作者：闫常峰，男，博士，研究员，研究方向：氢能基础及应用相关研究。
E-mail ：*************质子交换膜燃料电池催化剂纳米铂材料研究进展王志达1，甘 源1，闫常峰1 *，刘光华2(1. 中国科学院广州能源研究所 中国科学院可再生能源重点实验室 广东省新能源和可再生能源 研究开发与应用重点实验室，广州 510640；2. 百大新能源股份有限公司，广东 东莞 523808)摘 要：提高活性、降低贵金属担载量是质子交换膜燃料电池(PEMFC)催化剂的重点研究内容，纳米铂材料是提高阴极氧还原反应(ORR)活性的核心研究方向之一。
基于对104篇文献的分析，综述了纳米铂颗粒的粒径、晶面和形貌对催化剂的活性和寿命的影响，以及纳米铂合金的成分和核-壳结构等因素对催化性能的影响。
分析现有方法技术的优点和不足，提出催化剂有序化结构和优化ORR 反应过程的研究方向。
关键词：质子交换膜燃料电池；阴极催化剂；氧还原反应；纳米铂；活性；寿命中图分类号：TM911.4；O643.3 文献标识码：A 文章编号：1004-0676(2020)04-0072-09Research Progress on Pt-based Nanomaterials for ORR Electrocatalysts of PEMFCWANG Zhi-da 1, GAN Yuan 1, YAN Chang-feng 1 *, LIU Guang-hua 2(1. CAS Key Lab of Renewable Energy, Guangzhou Institute of Energy Conversion,Guangdong Key Lab of New and Renewable Energy Research and Development, Guangzhou 510640, China;2. Baida New Energy Company, Dongguan 523808, Guangdong, China)Abstract: Improving the activity and reducing the amount of supported precious metals play an important role in the research of electrocatalysts for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). Platinum (Pt) based nanomaterials are one of the key parts of enhancing the activity of the cathode catalysts on oxygen reduction reaction (ORR). Based on the analysis of 104 published papers, the influences of particle size, crystal facets and morphologies of the Pt-based nanoparticles (NPs) on the activity and stability of catalysts, as well as the alloy compositions and the core-shell structure on the catalytic performance, are discussed. By analyzing the advantages and shortcomings of the existing methods and technologies, and the research directions of designing catalysts with ordered nanostructure and optimizing the ORR process are proposed.Key words: PEMFC; cathode catalysts; ORR; Pt-based nanomaterials; activity; stability氧还原反应(ORR)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的首选阴极反应，包含多个反应基元，涉及多种中间态粒子，历程异常复杂[1-3]。
纳米技术在新能源领域中的应用研究
纳米技术在新能源领域中的应用研究随着全球环境变化的趋势日益加剧，人们对新能源的需求越来越大。
而纳米技术作为一项新兴技术，在新能源领域中也有着广泛的应用研究。
本文将从三个方面，即太阳能电池、燃料电池和储能设备，来探讨纳米技术在新能源领域中的应用研究。
一、纳米技术在太阳能电池中的应用研究太阳能电池是将太阳能转化为电能的一种设备。
然而，太阳能电池的效率在很长一段时间内受到限制。
近年来，纳米技术的应用为太阳能电池效率的提升提供了新的思路和技术支持。
首先，在材料方面，利用纳米材料制备太阳能电池比传统材料更具有优势。
例如，纳米结构克服了传统多晶硅电池面临的热应力问题、增强了电荷分离，提高了太阳能电池的光电转换效率。
此外，纳米金属的表面粗糙程度更高，可以增加光的捕获率，使太阳能电池的效率提高。
其次，在工艺方面，纳米技术也提供了一些新的解决方案。
例如，一种称为“染色敏化太阳能电池”的新型太阳能电池利用纳米材料进行制备。
这种太阳能电池的制备步骤简单，成本低廉，效率高，因此备受关注。
二、纳米技术在燃料电池中的应用研究燃料电池是一种能够将氢气等燃料直接转化为电能的设备。
与传统电池相比，燃料电池具有连续供电、高效、环保等优势。
纳米技术在燃料电池中的应用主要在于提高电极的活性，减少电解物的扩散阻力和增强材料的稳定性等方面。
首先，纳米颗粒的特殊表面结构使得电极表面积大大增加，提高了电极的催化活性。
例如，纳米铂的电极活性比传统铂电极高出数倍。
其次，纳米材料的尺寸大小与表面特性直接影响氢分子的吸附和解离效率。
因此，用纳米材料制备燃料电池电极可以降低电解质的扩散阻力，从而提高燃料电池的效率。
三、纳米技术在储能设备中的应用研究当前，随着新能源的发展，储能技术也迅速发展。
而纳米技术在储能设备中的应用研究主要集中在超级电容器的制备和材料改性方面。
首先，纳米技术可以提高超级电容器的能量密度和功率密度，从而提高超级电容器的储能效率。
例如，采用纳米碳纤维作为超级电容器电极材料，可以大大提高超级电容器的储能效率。
燃料电池电极特点
燃料电池电极的特点一、燃料电池简介燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其原理主要是通过氢气和氧气在电极上的化学反应来产生电能。
这个过程不会产生有害物质，因此燃料电池被认为是清洁能源的一种。
在汽车、船舶、航空航天、移动设备以及固定电站等领域，燃料电池都得到了广泛的应用。
二、电极类型燃料电池的电极主要有质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和碱性燃料电池（AFC）等类型。
三、电极特点1.质子交换膜燃料电池（PEMFC）: PEMFC的电极材料通常是铂或铱等贵金属，具有良好的催化性能。
此外，其电极材料还需要有良好的电导率和耐腐蚀性。
在PEMFC中，电极既是反应场所，又是导电通道，因此对其结构也有一定的要求。
2.固体氧化物燃料电池（SOFC）: SOFC的电极材料通常是具有良好电导率和氧离子传导性的材料，如镧、锶、钴等氧化物。
其电极反应通常需要较高的温度，因此SOFC需要在高温下运行。
3.碱性燃料电池（AFC）: AFC的电极材料通常为镍或银等，其电极反应涉及到氢离子和电子的传输，因此需要良好的催化性能和导电性。
四、影响因素影响电极性能和寿命的关键因素主要包括催化剂活性、膜传导性、操作条件等。
催化剂的活性直接影响到电极反应速率，而膜的传导性则决定了电极中离子的传输效率。
操作条件如温度、压力和气体浓度等也会对电极性能产生影响。
五、测试方法评估电极性能和寿命的实验方法主要包括电流-电压测试、电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法等。
这些方法可以用来研究电极的电化学性质、反应动力学以及电化学反应机制等。
通过这些测试，我们可以获得电极的催化活性、电子和离子的传导性等信息，从而对其性能和寿命做出评估。
六、改进策略为了提高电极性能和寿命，可以采取多种改进策略。
首先，可以研发新型的高效催化剂，提高电极的催化活性。
其次，可以优化电极的结构设计，提高其导电性和耐久性。
此外，开发具有优异传导性和稳定性的新材料也是重要方向。
燃料电池堆的设计与性能优化
燃料电池堆的设计与性能优化燃料电池是一种高效、清洁的能源转换系统，它利用氢气和氧气的化学反应来产生电能，而且不产生任何的污染物。
燃料电池堆则是燃料电池系统中最核心的部分，其设计和性能的优化直接影响到整个系统的能效和稳定性。
本文将从燃料电池堆的设计和性能优化两个方面进行探讨。
一、燃料电池堆的设计燃料电池堆主要由电极、电解质、流道和集流板四个部分组成。
其中，电极是发生化学反应的地方，电解质则负责离子传递，流道和集流板则起到氢气和氧气分配的作用。
基于此，设计一个高效的燃料电池堆需要考虑以下几个方面：1.电极设计燃料电池堆的电极通常有三种类型：炭黑电极、纳米铂电极和金属金刚石电极。
其中，炭黑电极成本低，但导电性不高，不能充分利用铂催化剂；纳米铂电极更高效，但成本较高；金属金刚石电极具有优异的导电性和机械强度，但生产难度大。
因此，选择合适的电极对于燃料电池堆的性能至关重要。
2.电解质选择燃料电池堆中最常用的电解质是质子交换膜和碱性离子交换膜。
质子交换膜常用于低温燃料电池中，它具有高的质子电导率和低的电子电导率，但操作温度范围窄；碱性离子交换膜则通常用于高温燃料电池，具有较高的离子传递速率和耐高温性能。
3.流道和集流板设计燃料电池堆中的流道和集流板起到了氢气和氧气分配的作用，对于燃料电池堆的性能和稳定性有着重要的影响。
因此，在设计过程中需要考虑流道的大小、形状和布局等因素，同时还需要选择合适的集流板材料和加工工艺。
二、燃料电池堆的性能优化燃料电池堆的性能优化主要包括以下三个方面：1.提高燃料电池堆的效率燃料电池堆的效率可以通过提高电极的催化效率、优化流道和集流板的设计、减小燃料电池系统的内阻和提高电解质的导电性等措施来实现。
此外，还可以通过加热燃料电池堆来提高其效率，但加热过程中需要避免过高温度对燃料电池堆造成的损伤。
2.提高燃料电池堆的稳定性燃料电池堆的稳定性直接影响到燃料电池系统的持续运行。
为了提高燃料电池堆的稳定性，需要保证其关键部件的制造精度、避免氢气或氧气中的杂质对燃料电池的影响、避免燃料电池堆内部氧化或腐蚀等问题。
用铂作电极,两极都通入氢气的原电池反应
用铂作电极,两极都通入氢气的原电池反应
原电池是利用化学反应产生电能的装置。
在原电池中，动力电池和静力电池是两种类型。
动力电池是指能够持续供电的电池，如干电池和蓄电池等；而静力电池则是指不可温控电池，如燃料电池等。
本文所涉及的氢气原电池便属于静力电池。
氢气原电池是静力电池的一种，通常利用电化学反应来产生电能。
常见的氢气原电池是以铂作为电极，在两个电极中通入氢气，其反应方程式如下：
阳极：H2(g) → 2H+ + 2e-
这个反应的主要特点是，电子从阳极流入阴极，同时氢气在两极之间流动，形成一个氢气环路系统。
在氢气环路中，氢气在阳极处失去电子，成为离子态，而在阴极处获得电子，恢复为分子态。
在这个反应中，铂作为电极有着非常重要的作用。
铂能够在氢气原电池中启动这个反应，并且保证反应能够稳定进行下去。
铂具有很高的电化学活性，能够在氢气原电池中充当电荷传递体，将电子从阳极传递到阴极处，从而实现电能的产生。
此外，铂还有着极高的化学稳定性和耐腐蚀性，能够很好地承受氢气原电池中所产生的酸性环境和高温环境，从而使得氢气原电池可以长期稳定地运行。
总的来说，氢气原电池是一种非常重要的静力电池，在很多领域都有着广泛的应用。
利用铂作为电极，氢气原电池可以稳定地产生电能，从而为我们的生活和工业生产带来了诸多便利。
- 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)。
铁道机 车车辆工人 第 ３期 ２ １ ３月 ０ ０年
文 章 编 号 ： ０ ７— ０ ２ ２ １ ） ３— ０ ２— １ １０ ６４ （ ００ ０ ０ ３ ０
纳米 铂 线 制成 的燃 料 电池 电极
［ 国］ 美 纽 约罗切 斯 特大 学 的研究 员 开发 出能 应 用 于 长 寿命 、 功 效燃 料 电池 高 的长 的铂 纳米 导线 。罗切 斯特 大学 机 械工 程教 授 Ｊｍｅ ． Ｌ 介绍 说 ， ａ ｓＣ Ｍ． ｉ 直 径大 约 １ ｍ长 度 为几厘 米 的纳 米线 ， 长 度 就 足 以创 造 首 个 自我 支 持 的 ０ｎ 其 纯铂 “ 网络 ” 见 图 １ ， （ ） 这个 网络 可 以成 为燃 料 电池 中的铂 电极 。这 些 线是 通 过 一个 名为 电纺 丝 的过 程生 产 出来 的 ， 项 技术 通 常 是 用来 生产 长 而且 这
于它们 组成 的结 构在 空间 中十分 固定 ， 并且 不需 要 额外 的约 束 。研 究员 克服
的一个 关键 问题是如 何减少 沿着纳米 线分 布的看起来 像点缀项链 用 的珠粒 似 的铂珠 粒 的形 成 ， 因为这使 得所生产 的纳米线 上几乎 布满 了游 离珠粒 。口
译 自美 刊 《 Ｄ Ａ Ｃ Ｄ ＭＡ Ｅ Ｉ Ｌ ＆ Ｒ ｃ ｓ 》 Ｏ ９ Ｎ ５ 昊成 朋 译 孙 颢 校 Ａ Ｖ Ｎ Ｅ Ｔ Ｒ Ａ ｓ Ｐ ０ Ｅ Ｓ ２ Ｏ ， ｏ
是 ： 于 微粒 与微 粒 之 间彼此 接触 ， 由 并 且 需 要 一 个 碳 素 结 构 来 维 持 铂 粉 在 空
图 １ 铂 网络
间的排 列 ， 得 总表 面积 和能 量 减少 ， 使 纳 米线 避免 了这些 问题 。
铂 以厘 米 级 的 、 活 的、 匀 的 、 灵 均 极细 的形式 成 串地 被 编织 在 电线 内 ， 由
收 稿 日期 ：０ ９—１ ２０ ２一ｌ ８
—
３２ ～
பைடு நூலகம்
超 薄 的立 体光 纤 。研究 人 员 的最终 目标 是 用纳 米线 制造 出 独立 的燃料 电池
催化剂。 由 于铂 的抗腐 蚀性 和 能量 消耗 率 高 于 比它 价 格 低 的 的 金 属 ， 镍 ， 如 所
以， 它过 去 经 常被 用 作 燃 料 电 池 中 催
化 剂 的主 要材 料 。现在 的催 化 剂 由纳 米 铂 粉制 成 ， 纳米 线 的铂 粉 可 使 其 表 面 面积 最 大化 ， 而表 面面 积越 大 ， 效 其 率 就 越 大 。纳 米 粉 存 在 的 主 要 问 题