耐腐蚀介孔碳复合材料的制备及其在燃料电池电极中的应用

燃料电池作为绿色能源的重要组成部分，对于应对环境和能源挑战具有重要意义。目前，燃料电池存在的主要问题是成本高，催化剂载体易发生腐蚀，使用寿命短。本项目提出一种具有化学稳定性的燃料电池催化剂载体的制备方法，将低成本的介孔碳材料与化学稳定性好的无机材料相结合，通过致孔剂、无机物、酚醛树脂或蔗糖的自组装过程，制备一系列孔隙率高、导电性好的抗腐蚀复合载体材料，并通过原位复合、浸渍还原、电化学沉积等方法将催化剂纳米颗粒负载在载体中，考察复合材料在燃料电池电极中的氧还原活性、循环寿命等性能。选择适当的无机材料，合理控制复合材料的组成、配比以及孔结构，使介孔碳和无机物形成互穿网络结构，可以优化催化剂载体的抗腐蚀性能、导电性和传输效率，有望提高燃料电池的使用寿命。

本项目围绕纳米结构碳/无机物复合电极材料的制备和性质展开研究，通过致孔剂、酚醛树脂、无机物的自组装技术、纳米铸造技术和静电纺丝技术，制备了一系列孔隙率高、导电性好的介孔碳/无机物复合材料。纳米结构无机物和多孔碳的协同作用使复合材料的稳定性显著提高。选择适当的无机物前驱体，合理控制复合材料的组成、配比以及孔结构，使介孔碳和无机物形成互穿网络结构，可以优化材料的稳定性、导电性和离子传输效率，提高材料的电化学性能和使用寿命。项目深入研究了介孔碳/无机物复合材料的组成、结构和电化学性能之间的关系，为解决目前电极材料成本高、稳定性差的问题提供了一种新思路，有望为新型绿色能源的应用奠定基础。