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摘要
推进能源结构调整，发展绿色低碳技术对于推动我国清洁能源利用、保障用电安全、实现“双碳”目标具有重要的战略意义。金属燃料电池具有高能量密度、低成本、高安全性、清洁无污染等优势，是极具潜力的新一代电能源装置，近年来受到广泛关注。然而，由于关键性技术未突破、阴极催化剂成本高等问题，导致金属燃料电池未能实现大规模应用。高性能非贵金属催化剂的开发是燃料电池有效推广的重要前提，本研究采用价格低廉的碳纳米管、乙酸钴、乙酸锰和氢氧化钠作为原材料，利用一步共沉淀法在多壁碳纳米管基体上负载过渡金属氧化物，制备了具有稳定结构的尖晶石相的CoMn3Ox/CNTs催化剂。X射线衍射及氧还原测试结果表明，煅烧温度为350℃的催化剂的结晶度高，氧还原催化活性最高。扫描电镜及能谱分析结果显示，CoMn3Ox活性成分均匀附着在碳纳米管表面，颗粒大小为纳米级，各组分元素分布均匀，Co和Mn元素的原子数比接近设计值1:3。氧还原性能测试结果显示，CMO/CNTs-350催化剂的极限电流密度和半波电位分别达到5.59 mA/cm2和0.75V，宏量制备后性能保持良好。将该催化剂应用于3 kW铝空气电源，恒功率连续运行12 h后单体平均电压1.14 V。基于原材料丰富易得、生产工艺可控、电化学性能优异等特点，CMO/CNTs-350催化剂是一种非常有潜力的金属燃料电池阴极催化剂。
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