本文综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)的基本结构,研究现状及关键技术问题,详细介绍了阳极催化剂的研究现状及催化剂的制备方法,并对浸渍还原法制备催化剂的性能影响因素进行了介绍。利用CHI-630A电化学分析仪,采用常规三电极体系(0.5 mol·L-1H2SO4 + 0.5 mol·L-1CH3OH)测试催化剂电化学性能,并通过X-射线衍射(X-ray Diffraction, XRD)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy, TEM)等测试方法对催化剂进行物理表征。在对PtRu/C催化剂的工艺改进方面,从pH值调节所用物质、载体的优化以及正交实验进行研究。结果表明,采用乙酸钠和氢氧化钠混合溶液代替单一的氢氧化钠调节反应溶液的pH值,制得的催化剂显示了更高的催化活性。当添加的乙酸钠的物质的量与前驱体H2PtCl6的物质的量之比为2.4时,所制得的催化剂对甲醇的电催化活性最好。以乙酸钠的加入量、pH值、制备温度三个因素进行正交实验,得出当pH值为8,还原温度为80℃,总重量为100 mg的20%PtRu/C催化剂加入0.7 ml乙酸钠(0.2 mol·L-1)所制备的催化剂的催化性能最好。对于碳粉中掺杂碳化钼用作催化剂载体得到的催化剂其活性比单纯的碳粉作载体性能有所提高。对于高载量的催化剂,通过调节前驱体的浓度,得出当前驱体的浓度为0.81 m mol·L-1时,所制备的催化剂的活性最高。采用相同前驱体浓度,制备了载量不同的催化剂。通过对比得出随着催化剂载量的提高,其催化性能逐渐下降。通过添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)明显改善了高载量催化剂的催化性能。另外还研究了PtMo/C和PtMoNi/C合金催化剂,得出PtMo的最佳原子比为6:4,PtMoNi的最佳原子比为6:2:2。将所得最佳原子比的PtMo/C以及PtMoNi/C合金催化剂与PtRu/C催化剂相比,得到PtMo/C催化剂的性能比PtRu/C的性能要差很多,PtMoNi/C合金催化剂催化甲醇的性能比PtMo/C及PtRu/C要高,但是其氧化电位稍有正移。
