直接甲醇燃料电池多孔阵列氢青铜支撑铂催化剂的设计、制备及性能表征

直接甲醇燃料电池(DMFC)的发展面临一些技术难题，包括铂的使用造成高的成本；甲醇阳极氧化中间体引起催化剂中毒；甲醇穿透质子交换膜引起阴极催化剂中毒和能量效率降低；催化剂分布不均引起的电池性能不佳等问题。本项目提出新颖的方案解决这些问题，即在导电聚合物修饰质子交换膜上组装多孔阵列氢青铜(HxMO3, M=Mo, W; 0<x<2) 支撑亚单层铂原子催化剂。导电高聚物修饰质子交换膜具有高的阻醇穿透性；氢青铜兼有电子和质子导电性，作为支撑体促进铂抗中毒能力，同时能够稳定亚单层铂原子从而减少铂的用量；多孔阵列提供高的比表面积以及确保催化剂在膜电极组合体上的均匀分布。拟通过详细研究支撑体、催化剂及组合体的制备方法并表征它们的性能，阐明相关机理，设计出高效而且稳定的DMFC膜电极组合体。研究结果不仅为解决DMFC面临的技术难题提出新的思路，加速DMFC的实用化进程，还将丰富催化剂设计领域的内容。

直接甲醇燃料电池(DMFC)的发展面临一些技术难题，包括铂的使用造成高的成本；催化剂中毒；甲醇穿透质子交换膜；催化剂分布不均等问题。本项目提出新颖的解决方案。研究内容主要涉及多孔阵列氢钼（钨）青铜支撑体的制备、铂在多孔阵列氢钼（钨）青铜支撑体表面的负载、多孔阵列氢钼（钨）青铜支撑铂催化剂结构与性质表征、膜电极组合体的组装以及研究膜电极组合体的性能。得到了系列结果，主要包括：1）以聚苯乙烯为模板构筑出多孔阵列，制备出大比表面积的多孔阵列材料；2）设计出钼钨化合物与导电聚合物及铂的复合催化剂，并研究其结构和性能；3）构建出氢钼（钨）青铜多孔阵列支撑铂催化剂，探讨了电化学活性增强机理；4）组装出单体电池，获得了电池的运行性能。项目不仅为解决DMFC面临的技术难题提出新的思路，还丰富了催化剂设计领域的内容。.项目成果共发表SCI论文10篇(含在审2篇)，申请发明专利5件，其中4件获授权。