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江苏科技大学

译 文

学 院 冶金与材料学院 专 业 冶金工程 学生姓名 付国俊 班级学号 0845562211

指导教师 陈滢

二零一贰年六月

钯阳极催化剂的钝化和再活化作用对直接甲酸燃料电池

（DFAFC）性能的影响

S.M. Baik , Jonghee Han , Jinsoo Kim , Yongchai Kwon

摘要

目前很多学者正在研究直接甲酸燃料电池(DFAFCs)性能的衰退与恢复。对DFAFC的性能进行测试，分别用钯（pd）、铂(Pt)作为阳极和阴极催化剂,通过催化剂涂层喷射加入到Nafion膜中，随着DFAFC的反复使用，其电池性能逐渐衰退。这被认为是由于在0.1至0.55V之间，Pd发生电化学氧化转化为Pd-OH。用循环伏安法(CV)来研究电池性能与Pd-OH的相关性及如何重新恢复电池性能。在CV实验中，加到DFAFC单电池中的电压低于0.7V（vs.DHE），由于Pd-OH的连续产生，电池性能进一步降低，相反，在CV实验中加载的电压超过0.9V（vs.DHE）的话，由于Pd-OH被氧化为Pd-O，Pd-O又被氧化为Pd这一氧化还原反应，电池的性能重新恢复。用ATR - FTIR和XPS来进一步证实Pd的转变。

关键词：直接甲酸燃料电池，钯催化剂，钯激活，钯电氧化还原反应，ATR–FTIR。

1. 引言

最近，小型化电子设备比如军用电子设备等对燃料电池有了重大需求。直接甲酸燃料电池(DFAFCs),采用液体甲酸发电，DFAFC有极大的潜力用作燃料电池系统[1-3]。事实上，甲酸比其他燃料比如甲醇、氢具有更大的优点。例如，由于甲酸具有简单的分子结构和高开路电压，因此甲酸电化学氧化速度比甲醇高。而且，甲酸的燃料交换率低于甲醇，从而使使用高浓甲酸溶液和更薄的膜成为可能。与质子交换膜燃料电池（PEMFCs）相比，甲酸的毒性非常低[2-7], DFAFC可以避免潜在的爆炸危险，不需要储氢容器，能节约成本。与PEMFCs相比，具有更高的气相能量密度[8]。DFAFCs使用甲酸作为燃料，因此被认为是比DMFCs和PEMFCs更适合的基准燃料电池系统。

虽然铂（Pt）被用来作为DFAFCs的一种主要催化剂[4,6,8,9]，但是迄今为止，由于Pt的一氧化碳（CO）中毒，这种燃料电池的性能并不满足市场的需求。由于Pt中毒引起的电化学反应导致了甲酸的能量密度变低。反应（1）显示了甲酸的主要电化学反应。

Pt + HCOOH → Pt-CO + H2O→Pt + CO2 + 2H+ + 2e- (1) 在这里，一氧化碳被强烈吸附在Pt上，抑制其进一步反应，从而限制了Pt的活性。[4-6]

为了解决这个问题,有必要去研究能够促进甲酸电化学反应的催化剂，从而