多孔纳米碳纤维与炭黑复合载体负载Pt对氧还原反应活性和耐久性的影响

作     者：黄歆榕 李光 

作者机构：东华大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：质子交换膜燃料电池 多孔纳米碳纤维 电催化剂 膜电极 氧还原反应 

摘      要：进一步提高Pt催化剂对氧还原反应(ORR)的催化活性和稳定性是促进质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化的关键。采用静电纺丝结合高温碳化的方法制备了直径约200 nm的多孔纳米碳纤维(PCNF)，将其与炭黑(CB)混合作为Pt催化剂的复合载体，并使用乙二醇还原法制备了催化剂Pt/PCNF-CB，通过与商业Pt/C催化剂的对比，研究了Pt/PCNF-CB对ORR的催化活性与稳定性。当载体中CB含量为40%时，PCNF与CB能相互分散均匀，构建独特的三维贯通结构，以此混合载体制备的催化剂Pt/PCNF-CB-40在酸性电解液中表现出优良的ORR电催化活性，与Pt/C相比具有更高的起始电位(0.975 V)与半波电位(0.781 V)。同时，基于Pt/PCNF-CB-40的膜电极(MEA)表现出优良的输出性能，在铂载量较低的条件下其峰值功率密度高达599 mW·cm-2，较商业Pt/C催化剂提升19%，并且在加速应力测试(AST)(0.6 V和0.95 V)30 k次循环后最大功率密度仅损失21%，而商业Pt/C催化剂损失了41%，证明了PCNF与CB形成的复合载体对提高催化剂活性和稳定性具有积极作用。