国家自然科学基金(21006073)
- 作品数：12 被引量：47H指数：5
- 相关作者：郑俊生马建新王喜照符蓉李平更多>>
- 相关机构：同济大学华东理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金上海市教育委员会重点学科基金上海市青年科技启明星计划更多>>
- 相关领域：电气工程理学一般工业技术更多>>
- 催化燃烧辅助供热的燃料电池低温启动过程被引量：9
- 2013年
- 提出了一种解决燃料电池系统低温启动的策略,将氢气和空气预混合气体在燃料电池外部进行催化燃烧,然后将燃烧后的尾气通入燃料电池阴极流场和水流场以加热燃料电池系统.基于此低温启动策略,搭建了低温启动试验平台,研究了反应物混合气流量、氢气体积分数等参数对燃料电池低温启动过程的影响.试验结果表明:增大反应物混合气流量或增加氢气体积分数均能缩短低温启动时间;当流量为3L.min-1,氢气体积分数为5%时,电池内部温度在540s内上升到冰点以上温度,可以初步满足低温启动的要求.
- 郑俊生邓棚马建新
- 关键词：质子交换膜燃料电池催化燃烧
- 炭纸上原位生长CNF/CP复合体的氧气电催化反应性能(英文)被引量：2
- 2011年
- 利用催化气相化学沉积(Catalytic chemical vapor deposition,CCVD)法在炭纸上原位生长得到CNF/CP复合体,并对这种复合体的物理化学性能和氧气电催化还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)性能进行了研究。结果表明:纳米炭纤维较为均匀地分散在炭纸上,其中纳米炭纤维具有窄的直径分布。所制CNF/CP复合体具有较大的比表面积和独特的中孔结构;相对于炭纸,CNF/CP复合体的端面碳原子和基面碳原子比例较高。另外,CNF/CP还具有较高的ORR反应活性,其ORR为2电子反应过程,原因可以归结于纳米炭纤维独特的微结构。同时,CNF/CP也具有较高的交换电流密度和较正的平衡电压。
- 郑俊生王喜照符蓉李平杨代军吕洪马建新
- 关键词：纳米炭纤维催化化学气相沉积电催化性能
- 非负载Pt纳米颗粒催化剂的电催化氧还原性能研究
- 2015年
- 制备了一种非负载型Pt催化剂,对其研磨并用氢气进一步还原处理。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了催化剂形貌,利用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)方法测试电催化性能。SEM结果表明,Pt黑容易聚集在一起形成较大颗粒的二次粒子。TEM结果表明,催化剂结构多样,平均粒径较小。研磨或含氢气体处理后样品发生严重团聚。电化学测试结果表明,催化剂的起始还原电位高于商业催化剂,具有较高的氧还原活性。各种表征测试结果表明改善分散性是提高该催化剂性能的关键因素。
- 田甜郑俊生马建新
- 关键词：质子交换膜燃料电池分散性
- 还原热处理条件对Pt-Fe/C合金催化剂性能的影响被引量：4
- 2011年
- 采用脉冲微波辅助化学还原-含氢气体热处理法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt-Fe/C合金催化剂.通过电感耦合等离子体(ICP)检测了金属元素含量,用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征,并利用循环伏安(CV)法评价了催化剂催化氧还原性能.结果表明,脉冲微波辅助化学还原法是一种快速制备粒径较小、分布均匀的Pt-Fe/C催化剂的有效方法,含氢气体热处理对提高催化剂活性有重要作用.还原热处理温度和时间对催化剂活性也有很大影响.经过500°C还原热处理后的催化剂活性比还原热处理之前的催化剂性能有很大提高.TEM和XRD结果显示,Pt-Fe/C-500-3h的纳米粒子均匀地分散在碳载体上,平均粒径为1.8nm,500°C下热处理3h的催化剂有最大的电化学表面积(ESA),为55.14m2·g-1.
- 符蓉郑俊生王喜照马建新
- 纳米碳纤维在化学电源中的应用被引量：6
- 2011年
- 作为一种新型碳基纳米材料,纳米碳纤维由于具有优异物理化学性能和可控微结构受到越来越多研究者的重视。对纳米碳纤维发现、纳米碳纤维制备和结构性能进行了论述,重点对纳米碳纤维在化学电源领域,包括在锂离子电池、燃料电池和超级电容器上的应用进行了分析和综述。
- 郑俊生张新胜李平袁渭康
- 关键词：纳米碳纤维电化学
- 基于氢气低温催化燃烧的燃料电池低温启动研究进展被引量：5
- 2013年
- 相比于传统动力系统,基于燃料电池的动力系统具有很多优点,但在实际运用中仍有许多亟需解决的问题,其中包括燃料电池系统的低温启动问题。本文对比了各种燃料电池低温启动方案的工作机理及其优缺点,归纳并分析了氢气催化燃烧所用催化剂和催化燃烧反应过程以及燃料电池低温启动过程等方面的相关研究成果,研究了影响催化燃烧的主要因素,得出以下结论:基于氢气低温催化燃烧的燃料电池低温启动策略具有较高的可行性;在不同反应模型的情况下,氢气都可以在微尺度管道内实现稳定的燃烧;表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;空间气相与表面催化的耦合反应能得到最高的温度;氢气/空气预混合气体入口流速、导热壁及导热壁材料、管径和当量比均对催化燃烧有着重要的影响。
- 袁庆郑俊生马建新
- 关键词：燃料电池催化燃烧数值模拟
- 微结构对纳米碳纤维氧阴极还原性能影响被引量：3
- 2011年
- 在制备微结构可控纳米碳纤维基础上,研究纳米碳纤维微结构对氧气电催化还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)性能的影响.利用化学还原法合成了Pt电催化剂,研究了纳米碳纤维微结构对Pt/CNFs电催化剂电催化性能的影响.研究发现,相对于基于活性炭的电催化剂,载于纳米碳纤维的电催化剂具有较高的ORR活性;同时,基于板式纳米碳纤维的电催化剂表现出最高的ORR活性.
- 郑俊生张新胜李平袁渭康
- 关键词：纳米碳纤维微结构电催化剂
- 脉冲微波辅助化学还原合成Pt/C催化剂及其电催化氧还原性能被引量：9
- 2011年
- 采用脉冲微波辅助化学还原法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt/C催化剂.通过透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征,并利用循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)和恒电位测量等方法评价了催化剂催化氧还原性能.在此基础上制备了膜电极(MEA)并组装成单电池,考察了制备的Pt/C催化剂作为阴极催化剂材料的电催化性能.结果表明,脉冲微波辅助化学还原法是一种制备PEMFC催化剂的有效方法,溶液pH值和微波功率对Pt颗粒直径和分散有重要影响.TEM和XRD结果显示,当溶液pH值为10且微波功率为2kW时,Pt纳米粒子较均匀地分散在碳载体上,粒径分布在1.3-2.4nm之间,平均粒径为1.8nm.CV、LSV和恒电位测试结果表明,该催化剂电化学比表面积(ESA)为55.6m2·g-1,具有良好的催化氧还原反应活性和稳定性.单电池测试结果表明,在溶液pH值为10条件下,微波功率为2kW时制备的催化剂作阴极催化剂时,单电池最高功率密度为2.26W·cm-2·mg-1,高于微波功率为1kW时的最高功率密度(2.15W·cm-2·mg-1)和Johnson Matthey催化剂的最高功率密度(1.89W·cm-2·mg-1).
- 王喜照郑俊生符蓉马建新
- 关键词：微波功率PH值燃料电池PT/C催化剂氧还原反应
- 低温燃料电池合金催化剂研究进展被引量：4
- 2012年
- 低温燃料电池所用电催化剂以铂为主,但铂的价格昂贵,资源匮乏,造成PEMFC和DMFC成本提高,限制了应用。合金催化剂可以大大减小Pt用量,降低催化剂成本,而且其结构对提高催化剂活性非常有利,有广泛的发展空间。简要介绍了合金催化剂对低温燃料电池的作用机理;综述了沉积-还原热处理,改进微乳法,微波法及一些近年来制备合金催化剂的新技术和新方法;归纳了合金元素,金属前驱体,原子组成,热处理温度和pH值等条件对电催化活性影响的研究。
- 符蓉郑俊生张元鲲王喜照马建新
- 关键词：低温燃料电池合金催化剂制备
- 纳米碳纤维载铂作为质子交换膜燃料电池阳极催化剂(英文)被引量：5
- 2011年
- 采用化学还原法合成了微结构不同的纳米碳纤维(板式、鱼骨式、管式)载铂催化剂(分别记为Pt/p-CNF、Pt/f-CNF、Pt/t-CNF).通过高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术对催化剂的微观结构进行了表征,并利用循环伏安(CV)法分析了催化剂的电化学比表面积(ESA).在此基础上,制备了膜电极(MEA),通过单电池测试了催化剂的电催化性能.结果表明:铂纳米粒子在不同的纳米碳载体上表现出不同的粒径,在板式、鱼骨式和管式纳米碳纤维上的铂纳米粒子平均粒径分别为2.4、2.7和2.8nm.板式纳米碳纤维载铂催化剂作单电池阳极时表现出良好的电催化性能,其对应的最高功率密度可达0.569W.cm-2,高于鱼骨式纳米碳纤维载铂催化剂和管式纳米碳纤维载铂催化剂对应的最高功率密度(分别为0.550和0.496W.cm-2).同时,也制备了碳黑(Pt/XC-72)载铂催化剂.相比于Pt/XC-72,纳米碳纤维载体上的铂纳米颗粒有较小的粒径、较好的分散和较高的催化活性,说明纳米碳纤维是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)催化剂的良好载体.
- 王喜照符蓉郑俊生马建新
- 关键词：催化剂纳米碳纤维铂纳米粒子催化活性燃料电池
