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利用生質廢棄物製備非貴重金屬觸媒應用於氧氣還原反應

為了解決nx350價格的問題，作者郭泓志 這樣論述：

燃料電池是利用氫及氧的化學反應，氧氣則由陰極進入電池，在催化劑作用下，氫質子、氧及電子，發生反應形成水分子。由於燃料電池是經由利用氫及氧的化學反應，產生電流及水，並不會如石化燃料燃燒排放污染物，符合環境友善、潔淨能源等觀念。而燃料電池陰極氧氣還原反應為限制因子，白金觸媒雖然具有良好的催化活性，但受限於觸媒價格昂貴、觸媒毒化等問題。本研究中，我們使用生物質廢物合成非貴重金屬催化劑，並選擇過渡金屬鹽和氫氧化鉀分別作為催化劑和活化劑，碳源經過水熱180°C碳化後，以通過微波800 W進行10分鐘活化石墨化，再以酸洗去鉀離子，並在NH3氣氛下以微波800 W進行摻氮，製備出核殼(core-shell

)結構的M-N-C催化劑。相較於木質素，纖維素樣品具較多鐵氮活性位置以及促進質傳的中孔結構，因此有較好的氧氣還原活性(Eonset= -0.05 V)。然而Fe/Co比例1:1合金不僅具有優異的活性(Eonset= -0.06 V)，同時展現更佳的穩定性，在10000秒的循環測試後，維持原先73%的電流值。以生質廢棄物(甘蔗)作為碳源並以Fe/Co比例1:1合成陰極觸媒，通過測試觸媒展現IV型吸脫附曲線，表明中孔結構的存在，透過電子顯微鏡可以清楚的觀察到核殼結構及合金的形成。結果顯示，其具優異的ORR催化活性(Eonset = -0.06 V)及近四電子傳輸，並且能抵抗甲醇的毒化。此外，我們通

過微波加熱系統提供一個快速且節能的方法來合成M-N-C觸媒。