化學方程式:Tio2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO

TiCl4+2Mg=Ti+MgCl2

TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl

燃料電池 催化劑

高分子固體電解質型燃料電池（PEFC）、直接甲醇型燃料電池（DMFC）z中，使用鉑（Pt）作為催化劑材料。通過在鉑的表面吸附氫分子后在吸附點由分子分裂成原子狀態，在低溫下也容易產生反應。

鉑為稀有金屬，屬于有限資源，因此為了有效利用，需要考慮：

（1）鉑材料本身進行改進：通過減小催化劑的粒徑、使其均一分散來擴大有助于反應的表面面積。目前鉑粒子的直徑已經減小到了2～3nm左右。不過，減小粒徑后，就會產生粒子間容易凝集而無法擴大表面面積的問題。因此，通過納米技術將鉑分散在碳等支撐材料上來使其穩定的技術是一個值得研究的解決方案。

（2）對催化劑結構的改進：一般均采用減小催化劑厚度的方法。催化劑通常采用的制造方法是，首先將鉑粒子與碳黑（Carbon Black，以下簡稱碳）水溶液混合，然后通過加熱還原在碳粒子上析出、負載鉑。最后再將其分散在高分子電解質溶液中來進行涂布，這樣便形成了催化劑。這時，為了只在催化劑表面發生反應而內部不參與反應，通過減小催化劑的厚度便可提高反應性。

（3）在催化劑構造上，另一個方法是采用不讓鉑粒子進入高分子電解質結構內部的技術。這樣，改變催化劑制造順序，在碳粒子表面形成高分子電解質膜后浸漬鉑離子溶液等方法就被開發了出來。

（4）改進鉑材料：催化劑電極分為陰極（空氣極）及陽極（氫極），其中，陰極的損失尤其嚴重。這是因為陽極在H2催化劑上的氧化反應速度快而在陰極反應較慢。陽極雖然很少因活性極化而使性能降低，不過仍存在其它問題。在對甲烷及甲醇進行改質、使其生產氫的時候就會產生一氧化碳（CO）。一氧化碳會降低催化劑的性能（一氧化碳中毒），降低電壓。

為了解決以上問題，可以考慮通過鉑與其它金屬形成合金來制造催化劑。目前大多采用鉑與釕（Ru）的合金來解決，另外最近又有人提出添加鈦(Ti)的方案。

（5）可以研究鉑以外的新材料，氧化鉬、鈷(Co)及有機絡化物等的研究正在進行之中，不過目前還沒有大的進展。

總之，燃料電池技術目前還很不成熟，如果你有興趣可以多加研究，其中一些方向如果取得進展是有可能產生諾貝爾獎的。

標簽：催化劑燃料電池