多孔单原子Fe-C-N纳米管的制备及性能研究文献综述

 2022-01-06 08:01

全文总字数:5082字

文献综述

文 献 综 述 多孔单原子铁/碳/氮纳米管的制备及性能研究摘要:质子交换膜燃料电池,目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂,然而,Pt价格高,储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程,本片综述主要介绍非贵金属催化剂的研究进程,以及目前存在的问题及解决方法,引出研究多孔单原子铁/碳/氮纳米管的制备及性能研究思路。

关键字:质子交换膜燃料电池,非贵金属,催化剂,氧化还原一、引言能源危机和环境污染日益严重,燃料电池因其清洁,高效和可持续性成为理想的新能源。

燃料电池阴极的氧还原反应过程非常缓慢,以至于需要大量的催化剂来加速反应,极大地影响了燃料电池的工作效率。

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有功率密度高、环境污染小、运行温度低、启动时间短、系统结构简单等优点而被认为是理想的清洁能源转换装置。

目前PEMFCs阴极催化剂主要为Pt基催化剂,然而Pt资源稀缺,价格昂贵,限制了PEMFCs商业化的进程。

因此研发非贵金属催化剂替代贵金属催化剂具有十分重要的意义,在众多非铂催化剂中,氮掺杂催化剂具有耐腐蚀、低成本基资源丰富等优势,受到广泛关注。

氮掺杂碳催化剂分为含金属的M-N-C碳基催化剂和不含金属的N-C碳基催化剂,其中氮掺杂的M-N-C碳基催化剂(M=Fe、Co、Ni、Mn及W等)被认为是最有希望的阴极催化剂之一。

而实现具有高活性中心密度和利用率的非贵金属催化剂的可控设计和合成,将会对燃料电池的成功商业化起到至关重要的作用。

二、非贵金属催化剂的研究进展在过去的四十年里(1964年--2004年),人们在开发用于质子交换膜燃料电池氧还原的过渡金属大环基非贵金属催化剂方面做出了巨大努力。

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