AgNi合金作为硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究.docx

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1、AgNi合金作为硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究冯瑞香曹余良艾新平杨汉西*(武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉，430072)(Te1.:027-68754526,Fax.:02787884476,emai1:ecehu.edu.Cn)燃料电池作为一种清洁高效的能源，近年来受到人们的普遍关注。而以硼氢化物作为燃料的直接硼氢化物燃料电池(DBFC),具有理论比容量高、阳极反应动力学快等优点。一些贵金属，比如金、钳等，虽然可催化BHJ直接电氧化，但这些金属价格昂贵，不利于广泛使用。我们希望找到一种廉价催化剂，既可催化BH直接电氧化，同时又不会催化其水解，以实现BHJ的高效阳极反应。本工作制备了A

2、gNi/C复合物，并研究其作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的电化学性能。一.试验1 .材料制备银粉与银粉按质量比40:60混合，在氧气气氛下高能震动球磨20h,得到银银合金。在氧气气氛保护下将银银合金置于管式炉中在400灼烧2h后，再将其与XC-72按质量比1:1混合并在氧气气氛下高能震动球磨Ih,得到AgNi/C复合物。2 .表征与电化学测试用X-射线粉末衍射仪测定AgNi合金的生成和AgNi/C催化剂中合金的颗粒尺寸。以AgNi合金/PTFE多孔电极，银丝和银丝作为研究电极，银丝为对电极，HgO/Hg电极作为参比电极，用CHI600测定碱液中各研究电极对氢还原的催化特性。将AgNi/C复

3、合物作为阳极催化剂，以二氧化镒/乙块黑空气电极作为阴极，以0.处上14/10112111011；4011为电解液，组成硼氢化物直接燃料电池，用新威电池测试系统对其放电性能进行测试。二.结果与讨论1. XRD测试图1AgNi,Ag和Ni的XRD特性图Fig.1theXRDpatternsofAgNia11oy,AgandNipowders联系人简介：杨汉西,教投，电化学研究基金资助：国家973计划资助项目(项目编号：2002CB211805).由图1可知，银与银混合球磨20h后，所得物质包含金属Ag,Ni所有的特征峰。比较AgNi合金和金属Ag的特征峰位置，可知AgNi合金中Ag的特征峰均向高角

4、度方向偏移，峰Ag(220)的中心由64.567移到了65.203；而晶格常数a也由4.079变小至4.043,表明Ag晶格紧缩。特征峰向高角度方向偏移和Ag晶格紧缩表明有部分Ni进入Ag的晶格，形成合金。通过谢乐公式可计算得出，AgNi合金的平均粒径为6nm。将合金与XC-72球磨Ih后，合金粒径有所增大，约为50-60nm02. AgNi合金，Ag和Ni在碱液中对氢还原的催化特性Potentia1/V图2碱液中AgNi合金，Ag和Ni对氢还原的催化特性图Fig.2theCVbehaviorsofreductionofhydrogenina1ka1ineso1ution图2为在碱液中AgNi

5、合金，Ag和Ni对氢还原的催化特性图。从中可看出，AgNi合金催化氢还原的起峰电位约为-06V,处于Ag和Ni中间。即AgNi合金既改善了Ag的催化特性，又缓解了氢极易在Ni电极上还原的特点。3.电池放电特性-500O5001OOO1500NQOO2500300035004000specificcapaity/(mAhg)图3AgNi/C催化的DBFC放电曲线Fig.3thedischargecurvesoftheDBFCwithAgNi/Casanodice1ectrocata1yst图3为以AgNi/C复合物作为阳极催化剂时燃料电池的放电特性曲线。当电流密度为ImA/cn?时，电池容量为3672mAhg,放电电子数为7.4；电流密度为ZmA/cm?时，电池容量为3898mAhg,放电电子数为7.8；电流密度为4mA/cm?时，电池容量为3578mAhg,可放出7.2个电子。随着电流密度的增大，电池极化随之增大，电池放电平台也有所下降，但放电电子数均在7.2以上。对于BH而言，完全电化学氧化时可放出8个电子，以AgNi/C复合物作为阳极催化剂的燃料电池对BH,的利用率达到了90%以上。