編號：FTJS09280
篇名：氮化鈦在燃料電池氧還原反應(yīng)中的研究進(jìn)展
作者：湯木娥 周易 劉舒鑰 梁平娟 王春媛 邢安 張均
關(guān)鍵詞： 燃料電池 催化劑 電化學(xué) 氧還原反應(yīng) 氮化鈦
機(jī)構(gòu)： 重慶科技學(xué)院冶金與材料工程學(xué)院 重慶科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院
摘要： 隨著世界能源需求總量的持續(xù)增長,新型能源的轉(zhuǎn)換利用與存儲成為目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。燃料電池作為最具前景的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)之一,因其能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好、能量密度高、燃料范圍廣等獨(dú)特優(yōu)勢受到來自學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。氧還原反應(yīng)(ORR)是燃料電池陰極重要的電極反應(yīng),然而其動(dòng)力學(xué)過程緩慢、高度依賴于貴金屬鉑、長時(shí)間運(yùn)行后催化性能和耐久性急劇退化,現(xiàn)已嚴(yán)重制約燃料電池商業(yè)化的大規(guī)模推廣和應(yīng)用。因此,研發(fā)低成本、高活性和高穩(wěn)定性的催化劑對推動(dòng)燃料電池商業(yè)化具有重要意義。氮化鈦(TiN)材料因具有良好導(dǎo)電性、高熔點(diǎn)、高硬度及耐磨耐酸堿腐蝕等優(yōu)異特性,在開發(fā)高度耐用的催化劑載體領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。具有良好形貌、大比表面積和納米結(jié)構(gòu)的先進(jìn)TiN材料作為催化劑載體時(shí),可通過提高貴金屬鉑利用率、增強(qiáng)金屬-載體間相互作用、促進(jìn)質(zhì)量/電荷轉(zhuǎn)移以及增強(qiáng)耐腐蝕性,從而實(shí)現(xiàn)鉑基催化劑電催化活性顯著提高。此外,TiN還具有類似貴金屬的電子屬性,自身對ORR表現(xiàn)出活躍的催化性能和良好的穩(wěn)定性,在ORR非貴金屬催化劑研究中備受青睞。因此,本文綜述了具有良好形貌結(jié)構(gòu)特征的TiN材料的制備方法及合成機(jī)制,闡述TiN、過渡金屬摻雜TiN及其碳基復(fù)合材料分別作為催化劑載體或催化劑時(shí)在ORR領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,展望TiN材料在燃料電池陰極中的應(yīng)用前景,為設(shè)計(jì)和發(fā)展實(shí)用型燃料電池陰極催化劑指明方向。
