质子交换膜燃料电池用高密度多层Pt(Fe)-PANI/CNT[铂(铁)-聚苯胺/碳纳米管]催化剂

基本信息
批准号:21776158
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:郭建伟
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:尚玉明,刘靖,王金海,杨东晓
关键词:
氧还原反应氢氧化反应膜电极构效关系电催化剂
结项摘要

This project planned to prepare highly active and stable Pt-PANI/CNT,(Fe-PANI)/CNT catalysts with controlled self-assembly manner, which drives Pt NPs / Fe NPs formation with PANI(Polyaniline) covering and high density of active site on CNT(carbon NanoTube) surface. We also planned to prepare multi-layers of Pt-PANI, Fe-PANI with controlled growth on CNT surface by layer-by-layer technology, achieving high density of active site and high surface area for (Pt-PANI)n/CNT,(Fe-PANI)n/CNT structures. To explore the (Pt-PANI)n/CNT,(Fe-PANI)n/CNT catalysts application in ultra-thin electrodes, it is expected to determine the inner structure factors which influence the activity and stability for cathode and anode on PEMFC, thus laying scientific basis for decreasing Pt loading and enhancing cell activity/stability remarkably.

本申请拟通过可控组装方法,促使具有PANI(聚苯胺)包覆、高密度活性点Pt NPs、Fe NPs在碳纳米管(CNT)表面生成,合成高活性、高稳定性(Pt-PANI)/CNT、(Fe-PANI)/CNT催化剂;并拟通过层间层(Layer-By-Layer, LBL)技术,实现Pt-PANI、 Fe-PANI多层结构在CNT表面可控生长,制备高密度活性点、高比表面积(Pt-PANI)n/CNT、(Fe-PANI)n/CNT结构;进而通过(Pt-PANI)n/CNT、(Fe-PANI)n/CNT催化剂在超薄电极的应用,发现影响燃料电池阴、阳极活性、稳定性的内在结构因素,从而为大幅降低Pt担量、提升电池活性\稳定性奠定科学基础。

项目摘要

质子交换膜燃料电池急需突破Pt 系催化剂活性、稳定性制约。本项目深入挖掘了经典Au NPs可控制备,通过自组装机理促进了液相成核-生长机理升华,带动了Pt NPs的可控合成。目前制备的Pt系催化剂已达商业催化剂两倍活性水平,商业化标准三分之一水平,并促进了PtFe系催化剂研究。通过交流阻抗测量技术把握电池动态,促使了理论和应用的成熟。从而,本项目通过可控自组装思路、关键材料 制备、电池在线表征,形成了由分子级到厘米级共七个数量级的维度升华,形成静态材料合成、材料动态把握的核心指导思路,上述科学思路将为前沿电池进展提供理论支撑,并显著促进科学工程化过程。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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