碳担载纳米金催化剂在燃料电池中的高效应用

"本文主要介绍了碳担载纳米金催化剂（Au-BP）的合成方法及其在燃料电池中的应用，特别是作为阴极催化剂在碱性肼/过氧化氢燃料电池（N2H2/H2O2）和硼氢化钠/过氧化氢燃料电池（NaBH4/H2O2）中的性能。" 在燃料电池技术领域，碳担载纳米金催化剂（Au-BP）是一种重要的材料，因为它能提高电化学反应的效率。通过化学湿法合成，将金纳米颗粒负载在碳材料上，这种催化剂展示了良好的催化活性。文章中提到的基金项目表明该研究得到了博士点基金和自然科学基金的支持。 实验结果显示，Au-BP催化剂对H2O2的电化学还原反应表现出较高的催化活性，但同时存在与还原反应竞争的H2O2分解反应，使得表观电子数为1.83，略低于理论值2，库仑效率约为91.7%。这意味着在燃料电池中，H2O2的还原并非完全转化为电能，部分能量以其他形式损耗。 在N2H2/H2O2燃料电池中，提高工作温度有助于减少阴极极化，这是电池发电性能的主要限制因素。当工作温度达到80℃时，电池的开路电压可达到1.75V，最大输出功率密度达到1.02Wcm-2。而在NaBH4/H2O2燃料电池中，使用Au-BP催化剂的电池输出功率密度更是达到了1.11Wcm-2，显示出更高的能源转化效率。 总结关键知识点： 1. **碳担载纳米金催化剂（Au-BP）**：通过化学湿法合成，用于燃料电池的阴极，提高催化活性。 2. **燃料电池类型**：包括碱性肼/过氧化氢燃料电池（N2H2/H2O2）和硼氢化钠/过氧化氢燃料电池（NaBH4/H2O2）。 3. **电化学还原反应**：Au-BP催化H2O2的还原反应，但存在分解反应，影响效率。 4. **工作温度影响**：提高温度可以降低阴极极化，提升电池性能。 5. **性能表现**：N2H2/H2O2燃料电池在80℃时，最大输出功率密度为1.02Wcm-2；NaBH4/H2O2燃料电池的输出功率密度为1.11Wcm-2。 6. **燃料电池优化**：控制工作温度、选择合适的催化剂可优化燃料电池的发电性能。 这些研究成果对于燃料电池技术的发展具有重要意义，尤其是对于提高燃料电池的效率和稳定性提供了新的思路和可能的解决方案。