上海交通大学：《材料工程导论》课程教学资源（作业展示）燃料电池的催化电极材料（Pt）

上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 燃料电池的催化电极材料—Pt 何东卢意王佳纬 张扬汪胜昌陈滨熹 是 2012-03 School of material science and engineering Shanghai Jiao Tong University

燃料电池的催化电极材料——Pt 何东 卢意 王佳纬 张扬 汪胜昌 陈滨熹 2012-03 School of material science and engineering Shanghai Jiao Tong University

Outline 上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 一.需求分析 二.材料特性 8 三.铂电极的制备 78 195.084 四.发展方向 AO TONG UNIV Pt Platinum 2

Outline 2 一．需求分析 二．材料特性 三．铂电极的制备 四．发展方向

一、需求分析 上游充通大粤 SHANGHALILAO TONG UNIVERSITY 催化材料 Pt颗粒一 一需求分 Pt 析 ·环境方面 。能源方面 卢意 3

一、需求分析 催化材料 Pt颗粒— —需求分 析• 环境方面 • 能源方面 3 Pt ——卢意

需求分析一环境方面 上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY > 随着汽车数量的迅速增加，大量有害尾气进入大气，对 大气的污染十分严重，也危害着人们的身体。 >因此汽车尾气的处理问题一直是研究的热点。 4

需求分析——环境方面 Ø 随着汽车数量的迅速增加，大量有害尾气进入大气，对 大气的污染十分严重，也危害着人们的身体。 Ø 因此汽车尾气的处理问题一直是研究的热点。 4

需求分析—环境方面 上游克通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY alibaba.com.cn >人们发现，利用pt颗粒作净化催化剂的净化装置，对 汽车尾气起着氧化或还原作用，能将尾气中有毒物转 化为无毒物，这无疑具有很强的环保意义。 5

需求分析——环境方面 Ø 人们发现，利用pt颗粒作净化催化剂的净化装置，对 汽车尾气起着氧化或还原作用，能将尾气中有毒物转 化为无毒物，这无疑具有很强的环保意义。 5

需求分析一能源方面 上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1.能源是经济发展的基础，尤其是在能源匮乏的现代社会，人们 迫切希望更有效地利用能源，提高能量的转化效率。 2.燃料电池技术便是在这种背景 下的代表产物。 阳极 阴极 水+热 3.目前燃料电池基本都采用以pt 燃料 颗粒为基础的阳极电催化剂。 氢气 空气 这种催化剂活性高，稳定性好 ,是大幅提升能量转化率的关 质子交换膜 催化剂 键因素。 6

需求分析——能源方面 1. 能源是经济发展的基础，尤其是在能源匮乏的现代社会，人们 迫切希望更有效地利用能源，提高能量的转化效率。 6 2. 燃料电池技术便是在这种背景 下的代表产物。 3. 目前燃料电池基本都采用以pt 颗粒为基础的阳极电催化剂。 这种催化剂活性高，稳定性好 ，是大幅提升能量转化率的关 键因素

燃料电池技术 上游克夏大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY Catalyst on-Permeable Catalyst covered Membrane covered electrode electrode () (+) H H+ H+ E- E- H H+ H E- H+ H+ H+ E- H+ E- H2O E E E k过geek-speak.Co.Uk 7

燃料电池技术 7

Pt在石油工业 上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 石油工业中有大量的氢化过程，比如将苯加氢生成环己烷以用 于制造锦纶，又比如将重油氢解再分馏以获得人造汽油。 OIL INDUSTRY OIL INDUSTRY DESIGN SET#1 DESIGN SET#2 吸图呵uwmi2cmt:二之 > 而尺寸极小的pt颗粒恰恰是高效的氢化催化剂，因此在石油工 业中有大量的应用。 8

Pt 在石油工业 Ø 石油工业中有大量的氢化过程，比如将苯加氢生成环己烷以用 于制造锦纶，又比如将重油氢解再分馏以获得人造汽油。 Ø 而尺寸极小的pt颗粒恰恰是高效的氢化催化剂，因此在石油工 业中有大量的应用。 8

二、材料特性 上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY Power Current collector End-plate gas and cooling manifold Bipolar flow-plate interconnect Air Hydrogen Membrane Electrolyte Assembly (MEA) M —王佳纬 Heat 9

二、材料特性 9 ——王佳纬

Fuel cell 上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY Electric current Powers motor to run the vehicle Oxygen From ar 2 02 Electron Fuel cell H2 stack Prcton The reaction in a Hydrogen 5 single fuel cell fuel produces a very low H20 Exhaust volage,so many cells are combined into a ANODE POLYVER CATHODE stack to produce the FLFCTRO美YTE desired level of VEMBRANE electrical power. Fuel cell car Fuel tank Exhaust Reformer Extracts hydrogen from fuel,delivers it to fuet cell stack Electric motor 10

Fuel cell 10