低负载量铂/炭气凝胶燃料电池催化剂的制备及其构效关系识别

电催化剂的成本和因铂烧结造成电池性能衰减，是质子交换膜燃料电池获得广泛应用的瓶颈问题之一。本课题以炭气凝胶载体结构设计及其表面改性为突破口，采用微波制备技术，设计并制备结构可控的低负载量铂/炭气凝胶电催化剂体系，解决传统PEMFC电催化剂的成本和寿命问题，缓解对铂资源的需求压力。通过表面改性剂的优选，用均匀试验法优化制备工艺条件，在炭气凝胶网络骨架表面"空穴"引入铂纳米颗粒，实现金属铂活性组分与炭气凝胶载体的有效键合，获得结构优化的低负载量、高活性、长寿命的铂/炭气凝胶电催化剂体系。采用现代仪器分析手段，研究铂/炭气凝胶电催化剂体系微观结构与宏观电催化性能的构效关系，探索铂－炭气凝胶（"空穴"）的键合机理，考察该新型催化剂体系的催化活性与PEMFC电性能的关系，为催化活性组分在载体上的高效合理分布、有序键合提供理论依据，丰富PEMFC的电催化理论，进一步加快PEMFC实用化进程。