PEMFC用Pt纳米线阴极催化剂的制备及在电堆中的应用

采用无模板法制备了用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的碳载铂纳米线（PtNWs/C）阴极催化剂，使用透射电镜（TEM）和X射线衍射图谱技术（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征。研究结果表明，制备的铂催化剂具有纳米线的结构，平均截面直径为（4.0±0.2）nm，线长为15～25nm。利用循环伏安（CV）法和线性伏安扫描法（LSV）表征催化剂的电化学活性和氧还原反应（ORR）特性，结果表明制备的PtNWs/C催化剂电化学特性良好。利用PtNWs/C和Pt/C作为阴极催化剂制备膜电极（MEA），并进行测试，最大功率密度分别为705.6mW·cm-2和674.4mW·cm-2。然后以PtNWs/C和Pt/C为阴极催化剂组装了18片和20片的电堆，并进行性能测试，电堆的最大功率密度分别为409.2mW·cm-2和702.7mW·cm-2，单电池电压差异系数（Cv）分别为16.1%和4.36%，这表明PtNWs/C作为阴极催化剂在放大后的膜电极组件（MEA）里表现出较好的催化活性，但与商业催化剂相比其性能与均一性还有待提高。该研究可为PtNWs/C催化剂放大制备提供依据，同时可为后续的基于PtNWs/C的电堆的耐久性测试和车载应用奠定基础。