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第1章 绪言1

1.1 可再生能源系统与电化学氢能技术1

1.1.1 能源危机及未来可再生能源系统1

1.1.2 氢能经济8

1.1.3 电化学氢能转化技术10

1.2 氢燃料电池11

1.2.1 氢燃料电池原理11

1.2.2 质子交换膜燃料电池面临的挑战14

1.2.3 非Pt催化剂的燃料电池研究19

1.3 水电解制氢21

1.3.1 水电解制氢发展历程21

1.3.2 水电解制氢原理22

1.3.3 主要的水电解制氢技术25

1.3.4 几种水电解技术的比较32

1.3.5 碱性SPE水电解32

1.4 研究思路33

参考文献35

第2章 氧还原Pd催化剂的形貌-活性关系研究49

2.1 引言49

2.2 实验部分50

2.2.1 实验原材料与仪器50

2.2.2 实验方法及测试条件51

2.3 结果与讨论53

2.3.1 棒状纳米Pd及球状纳米Pd53

2.3.2 迥异的ORR催化性能57

2.3.3 Pd电化学面积（ESA）的测量58

2.3.4 Pd-NR的形貌特点62

2.3.5 Pd-NR具有高ORR催化活性的第一性原理解释64

2.4 本章小结67

参考文献67

第3章 Pd表面反应性调控及Pd阳极催化剂设计80

3.1 引言80

3.2 实验部分82

3.2.1 实验原材料与仪器82

3.2.2 实验方法及测试条件83

3.3 结果与讨论85

3.3.1 Pd表面反应性调变的DFT计算85

3.3.2 Pd合金的电化学共沉积制备86

3.3.3 Pd-Cu与Pd-Au合金的表征86

3.3.4 合金化对SR的可控调变89

3.3.5 Pd催化FAOR与HOR91

3.3.6 Pd催化FAOR的SR-CA关系92

3.3.7 Pd催化HOR的SR-CA关系95

3.4 本章小结98

参考文献99

第4章 碱性SPE水电解催化剂的制备及表征105

4.1 碱性SPE水电解阳极催化剂研究105

4.1.1 引言105

4.1.2 实验部分107

4.1.3 结果与讨论108

4.2 碱性SPE水电解阴极催化剂研究125

4.2.1 引言125

4.2.2 实验部分126

4.2.3 结果与讨论127

4.3 本章小结132

参考文献133

第5章 碱性SPE水电解器研究136

5.1 引言136

5.2 实验部分137

5.2.1 实验原材料与仪器137

5.2.2 实验方法及测试条件137

5.3 结果与讨论144

5.3.1 阳极144

5.3.2 阴极151

5.3.3 碱性SPE水电解器的装配及电解性能测试157

5.4 本章小结164

参考文献165

致谢168