硼氢化钾(钠)电化学氧化-水解竞争行为与调控机制研究
结题报告
批准号:
21865002
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
马金福
依托单位:
学科分类:
B0905.电能源化学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王北平、汪德伟、崔丽华、高翔宇、李晶、梁红火
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中文摘要
直接硼氢化物燃料电池是以硼氢化钾(钠)为燃料的液体燃料电池,具有很好的应用前景。本项目的研究目的是解决目前该领域研究普遍存在的电催化速率与燃料利用效率不能同时提高的矛盾。拟设计并研究Co及Co-M(M=Sn,Ag,Zn等)系列电极材料,研究其对BH4-在碱性溶液中的电化学氧化-水解行为。通过在泡沫镍上原位合成Co基双(多)金属催化剂,避免了碳载体、粘合剂对探索催化机理所带来的复杂性。采用电化学方法及材料微观结构表征手段探讨催化剂对BH4-阳极氧化反应和水解反应的电催化机理,研究催化剂的微观结构对催化剂活性、放电效率、稳定性的影响及催化剂的演变,揭示阳极氧化及水解反应之间的竞争机制,阐明同时提高催化性能及放电效率的有效机制。为优化和完善燃料电池催化剂制备技术、发展新型催化剂提供理论依据,为推进DBFC实际应用提供技术支撑。
英文摘要
Direct borohydride fuel cell is a liquid-type fuel cell using KBH4 or NaBH4 as fuel, and it has good application prospect. The research Objective is to solve the current problems in the field of DBFC— electrocatalysis rate and fuel efficiency cannot be improved simultaneously. We will design and study Co and Co-M ((M=Sn,Ag,Zn...)series electrode materials, study the electrochemical oxidation - hydrolysis behavior of BH4- in alkaline solution. The complexity of carbon support and adhesive on exploring catalytic mechanism are avoided by the synthesis of Co - based bimetallic catalyst in situ on Ni-foam. Adopting electrochemical method and material microstructure characterization methods to investigate the catalyst of BH4 - electro-catalytic mechanism of the anodic oxidation and hydrolysis reaction, the catalyst of microstructure on catalyst activity, the influence of the discharge efficiency, stability and the evolution of the catalyst, reveal the competition between anodic oxidation and hydrolysis reaction mechanism, The effective mechanism to improve the catalytic performance and discharge efficiency will be also clarified. It will provide the theoretical support to optimize and improve the preparation technology of fuel cell catalyst and the development of new catalyst, and it will also provide technical support for the practical application of DBFC.
直接硼氢化物燃料电池是以硼氢化钾(钠)为燃料的液体燃料电池,具有很好的应用前景。本项目的研究目的是解决目前该领域研究普遍存在的电催化速率与燃料利用效率不能同时提高的矛盾。通过分析发现,在直接硼氢化物电氧化反应(BOR)的同时存在着电催化水解和与催化剂无关的水解反应,如何调控硼氢化物的电氧化-水解以满足直接硼氢化物燃料电池或为PEMFC提供氢源是本项目的研究重点。本项目利用Sn具有高析氢过电位的性质改善具有高催化活性的Co基催化剂性能,研究了SnO2/Co3O4、CoxSn1-x及磷化Co-Sn合金系列电极材料,研究其对BH4-在碱性溶液中的电化学氧化-水解行为。采用电化学方法及材料微观结构表征手段探讨催化剂对BH4-阳极氧化反应和水解反应的电催化机理,研究了催化剂的微观结构对催化剂活性、放电效率、稳定性的影响及催化剂的影响规律,提出了调控催化性能及放电效率的有效方法。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
One-step synthesis of Co(OH)2/SnOᵪ/C hybrid nanosheets for asymmetric solid-state supercapacitors
用于非对称固态超级电容器的Co(OH)2/SnOᵪ/C混合纳米片的一步合成
DOI:10.1016/j.jallcom.2021.160508
发表时间:2021
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Yanling Li;Jinfu Ma;Shaolin Yang;Lihua Cui;Hui Lu
通讯作者:Hui Lu
Co-doped CeO2/N–C nanorods as a bifunctional oxygen electrocatalyst and its application in rechargeable Zn-air batteries
共掺杂CeO2/N-C纳米棒双功能氧电催化剂及其在可充电锌空气电池中的应用
DOI:10.1088/1361-6528/ac7ed1
发表时间:2022-07
期刊:IOP Publishing
影响因子:--
作者:Wenjuan Xiang;Yanling Li;Mengxue Wu;Jinfu Ma;Zhilin Sheng
通讯作者:Zhilin Sheng
Promoting Effect of Tin on Binder-Free CoSnx-B/Ni-foam Catalysts for Fuel Conversion Efficiency in Direct Borohydride Fuel Cell
锡对无粘合剂 CoSnx-B/Ni-foam 催化剂对直接硼氢化物燃料电池燃料转化效率的促进作用
DOI:10.1002/fuce.201800180
发表时间:2019
期刊:Fuel Cells
影响因子:2.8
作者:Ma J;Gao X;Li J;Li H
通讯作者:Li H
Ultrathin veil-like SnO2 supported Co3O4 nanoparticles for direct borohydride fuel cell
用于直接硼氢化物燃料电池的超薄面纱状 SnO2 负载 Co3O4 纳米颗粒
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.227866
发表时间:2020
期刊:Journal of Power Sources
影响因子:9.2
作者:Jinfu Ma;Jing Li;Shaolin Yang;Hui Lu;Limeng Liu;Ruipeng Wang
通讯作者:Ruipeng Wang
In situ construction of a poly-3,4-ethylenedioxythiophene skeleton on carbon nanotubes to improve long-term stability for oxygen reduction reaction
在碳纳米管上原位构建聚3,4-乙撑二氧噻吩骨架以提高氧还原反应的长期稳定性
DOI:10.1039/d0nj00289e
发表时间:2020-04-28
期刊:NEW JOURNAL OF CHEMISTRY
影响因子:3.3
作者:Li, Jing;Ma, Jinfu;Wu, Jiandong
通讯作者:Wu, Jiandong
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