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进入21世纪,环境保护和能源问题已经成为人类社会可持续发展战略的核心。燃料电池以其高效、环境友好的发电方式,被誉为21世纪的能源技术。由于甲醇燃料电池在各类燃料电池中能量密度最高,近年来倍受重视。但是目前要实现甲醇燃料电池的商业化还面临一些障碍,其中一个重要的问题就是阳极催化剂活性低,因此研制高效的阳极催化剂和助催化剂是一个十分重要的研究课题。
本文以光滑铂为研究电极,采用循环伏安法研究了十一种稀土元素离子(Y<3+>、Er<3+>、Tm<3+>、Ho<3+>、Pr<3+>、Yb<3+>、Tb<3+>、La<3+>、Sm<3+>、Eu<3+>、Gd<3+>)对甲醇电氧化的影响。在实验条件下选取投药量和扫描速度两个因素变量,选取氧化峰电流和峰电位为衡量甲醇电氧化效果的指标。本论文还分析探讨了甲醇电氧化的活化机理以及稀土元素离子产生催化作用的原因。
结果表明,各稀土离子对甲醇电氧化有不同程度的促进作用。Y<3+>、Tm<3+>、Ho<3+>表现出比较好的催化作用,其加入使甲醇阳极氧化峰电流有较大幅度的提高:其次,Er<3+>、Tb<3+>、Gd<3+>、Yb<3+>、La<3+>、Sm<3+>等对甲醇电氧化也有一定的促进作用;Pr<3+>和Eu<3+>则基本没有促进作用。分析认为稀土元素对甲醇氧化的催化作用可能与它们的原子核外轨道电子排布及其在铂电极表面的吸附有关。