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* * 利用明胶制备气体扩散电极及 其性能评价 报告人： *** 指导老师：**教授 报告内容 1.背景介绍 2. 实验部分 3.结果与讨论 4.结论 1. 背景介绍 气体扩散电极是三相多孔电极的总称，其特点是在多孔电极内部的电极表面上附有一层易于气体向电极溶液界面扩散并与本体溶液连通的薄液膜，在此进行气液固三相反应。 1.1.2 气体扩散电极的结构 1.1.1 气体扩散电极的定义 1.1 气体扩散电极介绍 图1.1气体扩散电极结构 1.1.3 气体扩散电极的应用 质子交换膜燃料电池 金属—空气电池 电解工业 气体传感器 水处理 1. 背景介绍 1.2 明胶的性质和应用 1.2.1 明胶的性质 受热性能：对明胶的加热干燥时间越长，藏在明胶分子内部的疏 水性氨基酸侧链残基等基团就更多地暴露在分子表面,这样就会提 高其阻水性 物理状态：明胶是一种无味、无色（略带浅黄色）、半透明、坚 硬的非晶态物，粘度高，亲水性强。 分子量：分子量为5-10万。 溶解性能：不溶于不溶于乙醇和乙醚等有机溶剂，易溶于热水， 冷却后冻成凝胶状物。 1.2.1 明胶的应用 明胶可作为添加剂和粘合剂，按应用领域可分为照相、食用、药用及工业四类。 1. 背景介绍 氧阴极作为气体扩散电极的一种，其在燃料电池和电解工业等方面都具有应用。其中在质子交换膜燃料电池的应用中，阴极介质选用0.5 mol·L -1 H2SO4溶液，催化剂为Pt/C，Nafion由于其具有良好的质子传导能力，因此在氧阴极中广泛应用。此外，PTFE也在氧阴极方面作为粘合剂进行使用。 现考虑以明胶作为催化层粘合剂，并与Nafion和PTFE进行性能比较，并对催化层具有不同明胶含量时的性能进行了比较。 1.3 明胶作为氧阴极催化层粘合剂的应用 2. 实验部分 2.1 Pt/C催化剂制备与表征 2.2 玻碳电极上的循环伏安测试和极化曲线测试 催化剂制备----化学还原法：乙二醇还原氯铂酸 表征----XRD 三电极体系： 工作电极--玻碳电极；对电极--铂片；参比电极--饱和甘汞电极， 测试条件： 电解液：0.5 mol·L-1 H2SO4溶液并通氧气饱和 扫描电压范围： -0.2 ~ 0.956V 扫描速率：10mV/s 2.4 四探针法测定催化层电阻率 2.5 催化层疏水角测定 2.6 催化层SEM形貌观察 2.3 气体扩散电极的制备 2. 实验部分 3. 结果与讨论 3.1 催化剂表征 Pt/C催化剂的XRD谱图 3.1 催化剂表征 3. 结果与讨论 催化剂热重曲线 3.2.1 玻碳电极上的循环伏安测试 3. 结果与讨论 明胶和Nafion作粘合剂的循环伏安测试 3. 结果与讨论 明胶和PTFE作粘合剂的循环伏安测试 3.2.1 玻碳电极上的循环伏安测试 明胶和不加粘合剂时的循环伏安测试 3.2.1 玻碳电极上的循环伏安测试 3. 结果与讨论 3.2.1 玻碳电极上的循环伏安测试 明胶含量不同时的循环伏安测试 3. 结果与讨论 3.2.2 玻碳电极上的极化曲线测试 明胶和Nafion作粘合剂的极化曲线测试 3. 结果与讨论 3. 结果与讨论 3.2.2 玻碳电极上的极化曲线测试 明胶和PTFE作粘合剂的极化曲线测试 3. 结果与讨论 3.2.2 玻碳电极上的极化曲线测试 明胶和不加粘合剂时的极化曲线测试 3. 结果与讨论 3.2.2 玻碳电极上的极化曲线测试 明胶含量不同时的极化曲线测试 3.3 四探针法测定催化层电阻率 65 PTFE 194 42 电阻率 Ω·cm 明胶 Nafion 催化层 粘合剂 3. 结果与讨论 不同粘合剂的催化层电阻率测定 3.4 催化层疏水角测定 明胶: 40° Nafion: 137° PTFE: 146° 不同粘合剂制备的催化层疏水角 3. 结果与讨论 33%: 40° 20%: 44° 10%: 58° 3. 结果与讨论 明胶含量不同时的催化层疏水角 3.4 催化层疏水角测定 3.5 催化层SEM形貌观察 明胶 Nafion PTFE 3. 结果与讨论 不同粘合剂制备的催化层形貌 *