氮/磷共掺杂生物质基氧还原催化剂的制备与阴极性能研究

作者：高萌萌; 李瑞松; 成军; 李思远; 宋辉; 张玉苍^*

来源：可再生能源, 2021, 39(04): 434-441.

DOI：10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2021.04.002

• 榴莲壳
• 共掺杂
• 氧还原反应
• 微生物燃料电池

文章以废弃物榴莲壳作为原料,以(NH4)3PO4·3H2O作为掺杂源,同时引入N和P两种非金属元素,制备了N/P共掺杂氧还原催化剂。实验结果表明,当煅烧温度为900℃时,所得催化剂NPDC-900具有大量的介孔结构,比表面积可达到1 264 m2/g,预测该催化剂具有较高的活性位点利用率和优异的传质效率。中性环境中的氧还原反应(ORR)测试表明,NPDC-900的半波电位为0.554 V,极限电流为5.91 mA/cm2,起始电位为0.988 V,与商业Pt/C的性能相近。此外,NPDC-900的电子转移数接近于4,ORR过程属于四电子转移途径。计时电流法测试表明,NPDC-900具有比Pt/C更优异的长期稳定性,在运行12 000 s后,仍能保持其初始电流密度的96%。将NPDC-900应用于微生物燃料电池(MFC)时,MFC的最大功率密度为560.27±13 mW/m2,最大启动电压为0.40 V,使用效果与商业Pt/C相接近。

• 单位
  海南大学; 集美大学; 食品与生物工程学院