OER电催化剂的研究现状和参考文献
时间:2024-11-18 20:46 来源:98704 作者:毕业论文 点击:次
| 氧析出反应中的动力学（OER）（碱性介质中4OH-→O2+2H2O+4e-）缓慢并且相较于反应中的热力学点位需要相当大的过电位，因此，对于氧析出反应催化中具有低过电位和和长期稳定性的有效电催化剂的发展也被不断探索追求，IrO2和RuO2被认为是氧析出反应中最具活性的催化剂。基于贵金属及其合金的材料由于其电催化活性被广泛用于金属空气电池和低温燃料电池的OER/ORR氧催化剂[9]。然而贵金属氧化物，金属及其合金（例如，IrO2，RuO2，Pt，Au，Pt-Au合金）的高额成本限制了这些技术的大规模商业化应用。人们做出大量努力来降低贵金属基中的金属负载使用合金及碳载体的催化剂，然而，贵金属负载的逐渐减少通常被成本的同时增加所抵消。此外，大比例的贵金属催化剂面临与催化ORR和OER相关的另外的挑战，因为其很少在两者中表现出强的活性。结果，在充电/放电或再生操作中无论ORR或OER都需要高的超电势，这导致大的总电压降。贵金属催化剂（例如Pt/C）还面临以下挑战：由于碳载体的腐蚀导致的电化学活性表面积的损失，奥斯特瓦尔德熟化，金属纳米颗粒的凝聚，在OER条件下贵金属的氧化，以及酸溶液中氧化物种（化学还原）的溶解；以及Pt双金属催化剂的非贵金属组分在酸性电解质中的偏析和溶解造成的稳定性问题[10]。因此，人们越来越倾向于开发应用于金属空气电池和低温燃料电池的各种电催化活性非贵金属催化剂[11]。最主要的催化剂包括碳基材料[12]，过渡金属氧化物和复合材料/混合体以及过渡金属大环[13]。在实验中发现大多数氧的非化学计量混合金属氧化物，例如具有钙钛矿结构，烧绿石或相关结构的混合过渡金属氧化物显示出特殊OER内在活性。此外，非化学计量比氧化物（例如钙钛矿型催化剂）的往返效率优于贵金属催化剂[14]。此外，具有非化学计量氧化物催化剂的电极潜在地比商业产品（例如，Pt/C电极）更具成本效益和稳定性，并且它们适合于碱性溶液应用。结果，用于MAB和LTFC的氧催化剂的研究焦点转向了非化学计量的钙钛矿氧化物。 参 考 文 献 [1] Gülcow E. Alkaline fuel cells：a critical view [J]. Journal of Power Sources, 1996, 61(1-2):99-104. [2] Geeter E D，Mangan M，Spaepen S，et al. Alkaline fuel cells for road traction [J]. Journal of Power Sources, 1999, 80(1-2):207-212. [3] Yang S H，Harold K. Design and analysis of aluminum/air battery system for electric vehicles [J]. Journal of Sources, 2002, 112(1):162-173. [4] MULLER S, HOLZER F, HAAS O. Optimized zinc electrode for the rechargeable zinc-air battery[J]. J Appl Electrochem, 1998, 28(9):895-898. [5] CHAKKARAVARTHY C,WAHEED A K A,UDUPA H V K. Zinc-air alkaline batteries-A review[J].J Power Sources, 1981,6: 203-228. [6] 朱梅，徐献芝. 碱性空气电池的发展及应用[J]. 电池工业，2004, 9(3): 149-151. [7] Bockris J OM, Otagawa T. Mechanism of oxygen evolution perovskities [J]. Journal of Physical Chemistry 1983,87(15)：2960-2971. [8] Singh N K, Tiwari S K, Singh R N. Electrocatalytic properties of lanthanum manganities obtained by a novel malic acid-aided route, International Journal of Hydrogen Energy,1998,23(9):775-780. [9] Lu, Y.-C.; Xu, Z.; Gasteiger, H. A.; Chen, S.; Hamad-Schifferli, K.; Shao-Horn,Y. Platinum-Gold Nanoparticles: A Highly Active Bifunctional Electrocatalyst for Rechargeable Lithium-Air Batteries. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12170-12171. [10] Ferreira, P. J.; la O’, G. J.; Shao-Horn, Y.; Morgan, D.; Makharia, R.; Kocha, S.; Gasteiger, H. A. Instability of Pt/C Electrocatalysts in Proton Exchange Membrane Fu el Cells: A Mechanistic Investigation.J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A2256-A2271. [11] Shao, M. Electrocatalysis in Fuel Cells; Springer: 2013. (责任编辑：qin) |