【摘 要】
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阴极氧还原反应(ORR)是决定质子交换膜燃料电池(PEMFCs)性能的关键步骤之一,寻找新型的具有较高催化活性和良好稳定性的阴极催化剂对PEMFCs来说已是当务之急。受铂等贵金属催
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阴极氧还原反应(ORR)是决定质子交换膜燃料电池(PEMFCs)性能的关键步骤之一,寻找新型的具有较高催化活性和良好稳定性的阴极催化剂对PEMFCs来说已是当务之急。受铂等贵金属催化剂成本高、资源少的限制,非贵金属催化剂近年来受到越来越多的关注。Co-PPy-TsOH/C作为一种新颖的非贵金属催化剂,已被证明具有良好的ORR催化活性和稳定性,近年来引起广泛重视。本文利用循环伏安法(CV)、旋转圆盘技术(RDE)和单电池性能测试(MEA)等电化学方法系统地考察了金属Co的载量和氧化剂的种类对Co-PPy-TsOH/C氧还原催化性能的影响,并采用红外光谱(IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线吸收精细结构(XAFS)等物化分析方法对电化学结果进行了分析。本文研究结果表明,当Co载量为2 wt%和使用三氯化铁作为氧化剂时,催化剂展示出了最好的ORR催化活性,氧还原峰电位分别为0.698 V和0.686 V；电子转移数分别为3.90和3.84；单电池测试的最大功率密度分别达到150 mW/cm2和200 mW/cm2.
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