直接甲醇燃料电池的阳极催化剂研究进展

直接甲醇燃料电池的阳极催化剂研究进展

直接甲醇燃料电池阳极催化剂是直接甲醇燃料电池的关键材料，其电化学活性大小对燃料电池的性能及成本起着关键作用。本文简要介绍了直接甲醇燃料电池阳极催化剂的电催化氧化机理，并探讨了在目前研究中存在的问题和今后努力的方向，对研究直接甲醇燃料电池阳极催化剂具有很好的参考价值。

 直接甲醇燃料电池直接采用甲醇作为燃料，而无需经过重整得到富氢的燃料气，且甲醇具有来源丰富、价格便宜、毒性小、易于携带和储存等优点，相对于其他有机燃料而言，甲醇具有较高的电催化活性。但是长期以来直接甲醇燃料电池的商业化受到了两个关键问题的困扰：（1）阳极对甲醇的电催化性能差；（2）甲醇的渗透质子交换模使阴极性能减退。由此可见，高效的阳极电催化剂一直是直接甲醇燃料电池商业化必须要解决的问题之一，也是直接甲醇燃料电池中的重要研究领域之一。

 1.阳极催化剂的电催化机理

 根据甲醇氧化的反应式：CH3OH+ H2O=CO2+ 6 H+ + 6 e-E0= 0.046 V，阳极电位高于0.046V时，根据热力学原理甲醇应自发氧化，实际上由于反应动力学性能差，电氧化速率受到严重限制。要求一个正得多的电位才能达到一个合理的电氧化速率。要想提高阳极反应效率，必须使用催化剂加速其反应。

 目前为止，能够在较低的温度下和酸性电解质中吸附和催化氧化甲醇的仍然是金属Pt及其合金，因此甲醇电催化剂多是集中在研究铂基及其合金催化剂的制备、调测这些方面。甲醇在铂及其合金上的反应机理可表示为：

 CH3OH+ Pt→PtCH2OH+ H++ e- （1）