化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (10): 1286-1292.DOI: 10.6023/A21060280 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:
2021-06-17
发布日期:
2021-07-14
通讯作者:
郑淞生, 王兆林
基金资助:
Riyi Chen, Songsheng Zheng(), Zhibin Lin, Yunquan Liu, Zhaolin Wang(
)
Received:
2021-06-17
Published:
2021-07-14
Contact:
Songsheng Zheng, Zhaolin Wang
Supported by:
文章分享
氨(NH3)是一种无碳氢载体, 比氢更易储运, 且体积能量密度更高, 因此直接氨燃料电池(DAFC)的研究具有重要的理论意义和实际价值. 本工作研究PtIr/C阳极催化剂在不同工作温度下电催化活性及其对DAFC性能的影响, 并探究了所用阴离子交换膜的渗氨量与DAFC性能的相关性. 结果表明, 从25~80 ℃, 基于PtIr/C阳极催化剂的DAFC在80 ℃下获得最优性能, 其开路电压(OCV) 0.50 V, 峰值功率密度3.2 mW•cm-2, 可归功于Pt-Ir合金的协同作用和升温提高了催化活性. 不同温度下在DAFC阴极尾气中均检测到氨, 且氨含量随温度升高而上升, 致使阴极Pt/C催化剂毒化, 从而使DAFC的开路电压和功率密度下降.
陈日懿, 郑淞生, 林志彬, 刘运权, 王兆林. 基于PtIr/C阳极催化剂的直接氨燃料电池性能研究[J]. 化学学报, 2021, 79(10): 1286-1292.
Riyi Chen, Songsheng Zheng, Zhibin Lin, Yunquan Liu, Zhaolin Wang. Performance Study of Direct Ammonia Fuel Cell Based on PtIr/C Anode Electrocatalyst[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(10): 1286-1292.
[1] |
Jiang, T.; Huang, S.; Yang, J. J. Clean Prod. 2019, 240.
|
[2] |
Stott, R.; Arulkumaran, S.; Gilmore, I.; Godlee, F.; Page, L. The Lancet 2019, 393.
|
[3] |
Tian, L.; Zhang, W.; Xie, Z.; Peng, K.; Ma, Q.; Xu, Q.; Pasupathi, S.; Su, H. Acta Phys.-Chim. Sin. 2020, 37, 2009049. (in Chinese)
|
(田立亮, 张玮琦, 解政, 彭凯, 马强, 徐谦, Sivakumar, Pasupathi, 苏华能, 物理化学学报, 2021, 37, 2009049.)
|
|
[4] |
Lin, J.-Y.; Shao, L.; Si, F.-Z.; Fu, X.-Z.; Luo, J.-L. Int. J. Hydrogen Energy 2018, 43, 19704.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.08.204 |
[5] |
Ostroverkh, A.; Johánek, V.; Dubau, M.; Kúš, P.; Khalakhan, I.; Šmíd, B.; Fiala, R.; Václavů, M.; Ostroverkh, Y.; Matolín, V. Int. J. Hydrogen Energy 2019, 44, 19344.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.12.206 |
[6] |
Charradi, K.; Ahmed, Z.; Cid, R. E.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E.; Ocon, P.; Chtourou, R. Int. J. Hydrogen Energy 2019, 44, 10666.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.02.183 |
[7] |
Abbas, N.; Qin, X.; Ali, S.; Zhu, G.; Lu, J.; Alam, F. e.; Wattoo, A. G.; Zeng, X.; Gu, K.; Tang, J. J. Eur. Ceram. Soc. 2020, 40, 3338.
doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.02.033 |
[8] |
Feng, G.; Kuang, Y.; Li, P.; Han, N.; Sun, M.; Zhang, G.; Sun, X. Adv. Sci. (Weinh) 2017, 4, 1600179.
|
[9] |
Abbasi, R.; Setzler, B. P.; Wang, J.; Zhao, Y.; Wang, T.; Gottesfeld, S.; Yan, Y. Curr. Opin. Electrochem. 2020, 21, 335.
|
[10] |
Li, Q.; Xu, H.; Tong, Y.; Li, G. Acta Chim. Sinica 2017, 75, 193. (in Chinese)
doi: 10.6023/A16070337 |
(李奇, 许瀚, 童叶翔, 李高仁, 化学学报, 2017, 75, 193.)
doi: 10.6023/A16070337 |
|
[11] |
Jin, X.; Wei, Q.; Huang, H.; Wang, M.; Huang, Y. Chin. J. Chem. 2012, 30, 2805.
doi: 10.1002/cjoc.v30.12 |
[12] |
Mott, J. Ammonia = Hydrogen 2.0 Conference: panel discussion recap. Ammonia Energy Assoc September 12, 2019. https://www.ammoniaenergy.org/articles/ammonia-hydrogen-2-0-conference-panel-discussionrecap/
|
[13] |
Giddey, S.; Badwal, S. P. S.; Munnings, C.; Dolan, M. ACS Sustain. Chem. Eng. 2017, 5, 10231.
doi: 10.1021/acssuschemeng.7b02219 |
[14] |
Zhan, S.; Zhang, F. Acta Chim. Sinica 2021, 79, 146. (in Chinese)
doi: 10.6023/A20090412 |
(詹溯, 章福祥, 化学学报, 2021, 79, 146.)
doi: 10.6023/A20090412 |
|
[15] |
Feng, S.; Gao, W.; Cao, H.; Guo, J.; Chen, P. Acta Chim. Sinica 2020, 78, 916. (in Chinese)
doi: 10.6023/A20060207 |
(冯圣, 高文波, 曹湖军, 郭建平, 陈萍, 化学学报, 2020, 78, 916.)
doi: 10.6023/A20060207 |
|
[16] |
Wan, Z.; Tao, Y.; Shao, J.; Zhang, Y.; You, H. Energy Convers. Manage. 2021, 228.
|
[17] |
Afif, A.; Radenahmad, N.; Cheok, Q.; Shams, S.; Kim, J. H.; Azad, A. K. Renew. Sust. Energ. Rev. 2016, 60, 822.
doi: 10.1016/j.rser.2016.01.120 |
[18] |
Halseid, R.; Vie, P. J. S.; Tunold, R. J. Power Sources 2006, 154, 343.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.10.011 |
[19] |
Tewari, A.; Sambhy, V.; Urquidi Macdonald, M.; Sen, A. J. Power Sources 2006, 153, 1.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.03.192 |
[20] |
Zhao, Y.; Setzler, B. P.; Wang, J.; Nash, J.; Wang, T.; Xu, B.; Yan, Y. Joule 2019, 3, 2472.
doi: 10.1016/j.joule.2019.07.005 |
[21] |
Gottesfeld, S. J. Electrochem. Soc. 2018, 165, J3405.
doi: 10.1149/2.0431815jes |
[22] |
Li, Y.; Pillai, H. S.; Wang, T.; Hwang, S.; Zhao, Y.; Qiao, Z.; Mu, Q.; Karakalos, S.; Chen, M.; Yang, J.; Su, D.; Xin, H.; Yan, Y.; Wu, G. Energy Environ. Sci. 2021, 14, 1449.
doi: 10.1039/D0EE03351K |
[23] |
Siddiqui, O.; Dincer, I. Fuel Cells 2018, 18, 379.
doi: 10.1002/fuce.v18.4 |
[24] |
Abbasi, R.; Setzler, B. P.; Lin, S.; Wang, J.; Zhao, Y.; Xu, H.; Pivovar, B.; Tian, B.; Chen, X.; Wu, G.; Yan, Y. Adv. Mater. 2019, 31, e1805876.
|
[25] |
Kamarudin, M. Z. F.; Kamarudin, S. K.; Masdar, M. S.; Daud, W. R. W. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 9438.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.07.059 |
[26] |
Takahashi, S.; Mashio, T.; Horibe, N.; Akizuki, K.; Ohma, A. ChemElectroChem 2015, 2, 1560.
doi: 10.1002/celc.v2.10 |
[27] |
Song, L.; Liang, Z.; Ma, Z.; Zhang, Y.; Chen, J.; Adzic, R. R.; Wang, J. X. J. Electrochem. Soc. 2018, 165, J3095.
doi: 10.1149/2.0181815jes |
[28] |
Silva, J. C. M.; Ntais, S.; Teixeira-Neto, É.; Spinacé, E. V.; Cui, X.; Neto, A. O.; Baranova, E. A. Int. J. Hydrogen Energy 2017, 42, 193.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.09.135 |
[29] |
Suzuki, S.; Muroyama, H.; Matsui, T.; Eguchi, K. J. Power Sources 2012, 208, 257.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.02.043 |
[30] |
de Vooys, A. C. A.; Koper, M. T. M.; van Santen, R. A.; van Veen, J. A. R. J. Electroanal. Chem. 2001, 506, 127.
doi: 10.1016/S0022-0728(01)00491-0 |
[31] |
Assumpção, M. H. M. T.; da Silva, S. G.; de Souza, R. F. B.; Buzzo, G. S.; Spinacé, E. V.; Neto, A. O.; Silva, J. C. M. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 5148.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.01.053 |
[32] |
Sacré, N.; Duca, M.; Garbarino, S.; Imbeault, R.; Wang, A.; Hadj Youssef, A.; Galipaud, J.; Hufnagel, G.; Ruediger, A.; Roué, L.; Guay, D. ACS Catal. 2018, 8, 2508.
doi: 10.1021/acscatal.7b02942 |
[33] |
Adli, N. M.; Zhang, H.; Mukherjee, S.; Wu, G. J. Electrochem. Soc. 2018, 165, J3130.
doi: 10.1149/2.0191815jes |
[34] |
Chen, R.; Zheng, S.; Yao, Y.; Lin, Z.; Ouyang, W.; Zhuo, L.; Wang, Z. Int. J. Hydrogen Energy 2021, 46, 27749.
doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.06.001 |
[35] |
Kontou, S.; Stergiopoulos, V.; Song, S.; Tsiakaras, P. J. Power Sources 2007, 171, 1.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.10.009 |
[36] |
Hren, M.; Božič, M.; Fakin, D.; Kleinschek, K. S.; Gorgieva, S. Sustain. Energ. Fuels 2021, 5, 604.
doi: 10.1039/D0SE01373K |
[37] |
Hagesteijn, K. F. L.; Jiang, S.; Ladewig, B. P. J. Mater. Sci. 2018, 53, 11131.
doi: 10.1007/s10853-018-2409-y |
[38] |
Qi, Z.; Kaufman, A. J. Power Sources 2002, 110, 177.
doi: 10.1016/S0378-7753(02)00268-9 |
[39] |
Giovannozzi, A. M.; Pennecchi, F.; Muller, P.; Balma Tivola, P.; Roncari, S.; Rossi, A. M. Anal. Bioanal. Chem. 2015, 407, 8423.
doi: 10.1007/s00216-015-9030-6 pmid: 26377936 |
[1] | 许昕彤, 谭伟民, 姬梦圆, 杨悦, 饶兴兴, 雒新亮, 张延华, 陈虹宇. 哌嗪季铵碱催化剂的合成及其在异氰酸酯聚合反应中的应用[J]. 化学学报, 2021, 79(9): 1113-1117. |
[2] | 张安琪, 姚淇露, 卢章辉. 水合肼分解产氢催化剂研究进展[J]. 化学学报, 2021, 79(7): 885-902. |
[3] | 吕泽伟, 韩敏芳, 孙再洪, 孙凯华. 固体氧化物燃料电池运行初期电化学性能演变机制[J]. 化学学报, 2021, 79(6): 763-770. |
[4] | 蔡莉莉, 王静忆, 朱雪峰, 杨维慎. 混合导体透氧膜反应器中水分解反应研究进展[J]. 化学学报, 2021, 79(5): 588-599. |
[5] | 杨妲, 张龙力, 刘欢, 杨朝合. 双功能配体修饰的Ir催化剂在“氢甲酰化-缩醛化”串联反应中的共催化作用[J]. 化学学报, 2021, 79(5): 658-662. |
[6] | 焦桐, 许雪莲, 张磊, 翁幼云, 翁玉冰, 高志贤. CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢的研究[J]. 化学学报, 2021, 79(4): 513-519. |
[7] | 曾誉, 吕品, 蔡跃进, 高福杰, 卓欧, 吴强, 杨立军, 王喜章, 胡征. 分级结构碳纳米笼高效催化苄胺氧化偶联制N-苄烯丁胺[J]. 化学学报, 2021, 79(4): 539-544. |
[8] | 江珊, 李欢. 生物质液流催化燃料电池运行环境优化机制分析[J]. 化学学报, 2021, 79(2): 208-215. |
[9] | 肖国鹏, 乔韦军, 张磊, 庆绍军, 张财顺, 高志贤. 钙钛矿型甲醇水蒸气重整制氢催化材料的研究[J]. 化学学报, 2021, 79(1): 100-107. |
[10] | 鲁效庆, 曹守福, 魏晓飞, 李邵仁, 魏淑贤. S掺杂Fe-NC单原子催化剂氧还原机理研究[J]. 化学学报, 2020, 78(9): 1001-1006. |
[11] | 孙炼, 王洪磊, 余金山, 周新贵. 金属有机框架质子导体及其质子交换膜的研究进展[J]. 化学学报, 2020, 78(9): 888-900. |
[12] | 张雷, 马海燕. 亚乙基桥联多取代茚-芴锆、铪配合物的合成、结构及催化丙烯选择性齐聚研究[J]. 化学学报, 2020, 78(8): 778-787. |
[13] | 吴浅耶, 张晨曦, 孙康, 江海龙. 一种可溶性卟啉MOF的微波辅助合成及其光催化性能[J]. 化学学报, 2020, 78(7): 688-694. |
[14] | 陈莹莹, 刘欢, 程彦, 谢青季. 动态氢气泡/牺牲铜模板法制备蜂窝AuPtCu电催化剂用于甲酸氧化[J]. 化学学报, 2020, 78(4): 330-336. |
[15] | 代迷迷, 王健, 李麟阁, 王琪, 刘美男, 张跃钢. 界面增强的CeO2/FeNi MOF高效析氧催化剂[J]. 化学学报, 2020, 78(4): 355-362. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||