直接醇燃料电池(DAFC)由于其高能量转换效率,高比能量密度和易于存储的醇燃料而备受关注。通常,DAFC由作为醇氧化电催化剂的阳极,用于离子扩散和用于阳极和阴极隔板的离子交换膜以及用作氧还原反应(ORR)电催化剂的阴极组成。然而,除了复杂的配置和麻烦的维护之外,DAFC离子交换膜还导致燃料电池的成本增加,其中20%-30%的成本来自离子交换膜。这些缺点严重制约着DAFC的发展和实际应用。与传统的离子交换膜燃料电池相比,无膜燃料电池具有低欧姆电压损失,电池组装简单,配置简单,成本低等优点。因此,开发在醇存在下能有效地电催化ORR的新型阴极催化剂,对无膜醇燃料电池的实际应用具有重要意义。
近日,1929cc威尼斯的易清风教授课题组报道了一种非贵金属的Ni-Co-N掺杂蜂窝碳纳米复合材料作为无膜直接醇燃料电池的阴极催化剂。该工作首先通过简单的PMMA模板法制备具有正六边形结构的蜂窝状碳,然后通过热解由蜂窝碳(HC),双氰胺和钴/镍盐组成的混合物,制备了NiCo掺杂的HC和C-N纳米空心管复合材料。以这种复合材料作为空气电极催化剂、碳纳米管负载的三元PdAgSn作为阳极催化剂,以乙醇,正丙醇和异丙醇为燃料,组装了无膜直接醇燃料电池。研究结果表明该阴极催化剂在碱性环境下具有优异的抗醇性,所组装的无膜直接醇燃料电池能以较长时间稳定放电。
该成果近期发表在国际著名的top刊物《Carbon》上(刊物影响因子7.082),文章的通讯作者易清风教授,第一作者为2016级应用化学专业硕士研究生李广,该工作得到国家自然科学基金(21875062, 21376070)的资助。
Article: Guang Li, Qingfeng Yi *, Xiaokun Yang, Yao Chen, Xiulin Zhou, Gang Xie. Ni-Co-N doped honeycomb carbon nano-composites as cathodic catalysts of membrane-less direct alcohol fuel cell. Carbon. 2018, 140, 557-568.