直接甲醇燃料动力电池催化剂特点及设计

在几年来的能源开发领域，绿色节能的新型电池收到人们的广泛关注。新能源设备被广泛关注，不仅仅是因为其环保，还重要因为其在技术上的突破性进展。这其中尤以直接甲醇燃料动力电池最为明显，由于其采用液态电池设计，因此工作温度不高，易于控制。

目前一个广为接受的甲醇电催化模型是双功能模型，即催化剂表面存在两种功能中心：甲醇的吸附和C—H键的活化以及脱质子过程重要是在pt活性位上进行的，水的吸附和活化解离是在pt或其他M组分上进行的，最终吸附的含碳中间产物和—OHads（吸附OH基团）相互用途，完成整个阳极反应。对上述反应机理中的M组分，催化剂的加入一方面能促进水的吸附解离反应的进行；同时还能通过电子用途修饰pt的电子性能影响甲醇的吸附和脱质子过程，减弱中间产物在金属表面的吸附强度。

添加不同的组分可以分别或同时满足上述不同的要求。按照上述机理，设计电催化剂时必须考虑到C—H、pt—C、M（pt）—O（H）、M—C等几种化学键的强度。另外，催化剂的表面结构亦为催化剂设计中必须考虑的一个重要因素，甲醇在pt催化剂上的反应活性和自中毒程度与催化剂的表面结构密切相关。由于pt（111）晶面抗CO中毒能力较强，有必要在催化剂中保持较多的pt（111）晶面。

基于双功能模型的分析，理想的催化剂应该具有如下特点。

1、催化剂中应该含有较多的pt（111）晶面。这要求其他各类助催化成分不应超过其在pt晶相中的溶解度，若超过其溶解度pt的晶格会发生畸变，pt（111）晶面含量会降低。

2、催化剂中供应活性氧的组分M吸附并解离水的能力应强于pt，但M—O（H）键强应适当，以保证表面活性氧的及时形成，并能溢流到吸附的含碳中间产物附近将其氧化消除。

3、如含有其他组分M′以活化C—H键，则它的存在应该有利于吸附在pt上的含碳中间产物的转移，以释放pt活性位，促进甲醇的吸附和脱质子过程。

除满足上述条件外，甲醇阳极催化剂还应具有较高的导电性能以降低电池内部电阻，提高电池功效。此外电极催化剂应具有一定的抗腐蚀能力、良好的化学稳定性和电化学稳定性。由于铂价格昂贵，资源匮乏，为了提高铂的利用率，普遍采用高比表面积的碳黑或石墨粉为载体，利用载体多孔、高比表面积的特点，制得晶粒细小（纳米级）高度分散、具有很大催化活性表面的负载型pt/C催化剂，从而加快催化反应速度，有效地阻止电池工作中pt的聚结，提高pt的利用率，降低pt的用量，降低膜电极的成本。

已上交就是直接甲醇燃料动力电池在阳极催化剂上的注意事项与特点。关于直接甲醇燃料动力电池感兴趣的朋友不妨花上几分钟来阅读本文，肯定能关于直接甲醇燃料动力电池的相关知识有进一步的了解。