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According to the performance of ethanol electrooxidation on Pd/20WC/XC catalyst with various KOH+1M EtOH solution, the mechanism of ethanol electrochemical is studied by linear sweep voltammograms and Tafel method. It is found that the peak current of ethanol electrooxidation is increase with the increasing of KOH concentration, when KOH is lower than 1M. It starts to drop, when KOH is higher than 2M. According to Temkin-type isotherm, the reaction order of OH- is approximately 0.3. The transfer coefficient α of ethanol oxidation is 0.13, basing on Butler-Volmer equation. The overall equation of ethanol electrooxiation reaction on Pd/20WC/XC is . The diffusion coefficient of ethanol is 0.059 m/s.
Key words: WC; carbon nanotubes; ethanol oxidation; kinetics; sol-gel method
目录
1. 文献综述 1
1.1. 研究背景 1
1.2. 直接醇类燃料电池及其原理 2
1.3. 直接醇类燃料电池催化剂的选择 4
1.3.1. 碳载体的选择及其分类 4
1.3.2. 钯(Pd)基催化剂 6
1.3.3. 碳化钨的电催化性能 7
1.4. 直接醇类燃料电池电催化剂的制备方法 7
1.4.1. 浸渍法 7
1.4.2. 微波化学法 8
1.4.3. 溶胶凝胶法 9
1.5. 研究课题的内容及其方案 10
1.5.1. 研究课题内容 10
1.5.2. 研究课题方案 10
2. 实验方法 11
2.1. 试剂与仪器 11
2.1.1. 试剂与气体 11
2.1.2. 仪器 11
2.2. 实验步骤 12
2.2.1. 复合载体的制备 12
2.2.2. Pd/WC/碳的制备 13
2.3. 催化剂的表征与测试 13
2.3.1. X-射线衍射(XRD) 13
2.3.2. 比表面积与孔径分布表征 13
2.3.3. 电化学测试 13
3. 实验结果与分析 15
3.1. BET及孔径分布分析 15
3.2. XRD结果分析 16
3.3. 电化学性能研究 21
3.3.1. 循环伏安测试 21
3.3.2. 线性扫描伏安测试 24
3.3.3. Tafel曲线 25
结论 29
致谢 30
参考文献 31
1. 文献综述
1.1. 研究背景
随着现代经济的高速发展，能源危机和环境污染成为当今社会发展的两个重大课题。燃料电池被视为具有良好应用前景的能源来解决社会在未来的能源诉求。其发电是在一定条件下使 H2、天然气和醇类等燃料与氧化剂（空气中的O2）发生电化学反应，将化学能直接转换为电能和热能的过程，是一种高效、环境友好的新能源技术，即一种将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置[1]，同时也是继水力、火力和核能发电之后的第四类发电技术，受到各国政府与大公司的重视，对解决目前世界面临的“能源短缺”和“环境污染”这两大难题具有重要意义，有望成为本世纪首选的一种新能源。