一種燃料電池陰極催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種燃料電池陰極催化劑的制備方法，包括以下步驟：（1）將鈀前驅體經(jīng)超聲或攪拌直至鈀前驅體完全溶解在酸液中，得到溶液A，其中，所述鈀前驅體在所述溶液A中的含量為0.1-5wt.%；（2）將水溶性聚合物經(jīng)超聲或攪拌直至完全溶解在所述溶液A中,得到溶液B；（3）將所述溶液B置于反應釜中，在120℃-250℃，2-3MPa條件下加熱6-24小時,然后讓其自然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物C；（4）將所述產(chǎn)物C通過離心分離15分鐘,用去離子水和無水乙醇依次沖洗反應物3次以上，得到產(chǎn)物D；(5)將所述產(chǎn)物D在80℃-150℃條件下烘干，得到燃料電池陰極催化劑。本發(fā)明催化劑的制備方法操作簡單、便捷快速。
【專利說明】一種燃料電池陰極催化劑的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃料電池領域，尤其涉及一種燃料電池陰極催化劑的制備方法。

【背景技術】
[0002]燃料電池是一種將燃料及氧化劑的化學能直接轉化為電能的裝置。這種裝置的最大特點是其能量轉換效率不受“卡諾循環(huán)”的限制，其能量轉換效率高達60%-80%，實際使用效率是普通內燃機的2-3倍，而且燃料電池還具有燃料多樣化、而且環(huán)境友好、幾乎不排放氮氧化物和硫氧化物等優(yōu)點。正是由于這些突出的優(yōu)越性，燃料電池技術的開發(fā)與應用備受各國政府與大公司的重視，被認為是21世紀首選的潔凈和高效的發(fā)電方式。
[0003]燃料電池種類很多，按照電解質類型可以分為:堿性燃料電池(AFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和質子交換膜燃料電池(PEMFC)燃料電池。目前公認最具應用前景的是質子交換膜燃料電池(PEMFC)，例如CN101562250B公開了一種質子交換膜燃料電池陰極催化劑的制備方法，它具有室溫可快速啟動、比功率與比能量高等突出優(yōu)點，因此特別適合用作電動車及便攜式電子設備的電源，但是目前氫氣的生產(chǎn)和儲存商業(yè)化問題尚未得到解決。因此，目前以甲醇、甲酸、乙醇直接作為陽極燃料的燃料電池成為各國企業(yè)和科研機構的研究重點，有望成為便攜式電子設備的最佳電源，具有廣闊應用前景。然而，由于甲醇、甲酸和乙醇等燃料容易經(jīng)質子交換膜(Nat1n膜)從燃料電池的陽極穿透到陰極，在陰極產(chǎn)生混合電位現(xiàn)象，因而導致使電池的開路電壓和工作電壓降低，大幅降低了燃料電池性能。因此，尋找對氧氣具有高催化活性，而對甲醇、甲酸和乙醇沒有催化活性，或低催化活性的陰極催化劑，對于提升該型燃料電池性能具有非常重要的意義。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池陰極催化劑的制備方法。
[0005]本發(fā)明提供的燃料電池催化劑的制備方法的技術方案是:
一種燃料電池陰極催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)將鈀前驅體經(jīng)超聲或攪拌直至鈀前驅體完全溶解在酸液中，得到溶液A，其中，所述鈀前驅體在所述溶液A中的含量為0.l-5wt.% ；
(2)將水溶性聚合物經(jīng)超聲或攪拌直至完全溶解在所述溶液A中，得到溶液B；
(3)將所述溶液B置于反應釜中，在120°C-250°C，2-3MPa條件下加熱6-24小時，然后讓其自然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物C ;
(4)將所述產(chǎn)物C通過離心分離15分鐘，用去離子水和無水乙醇依次沖洗反應物3次以上，得到產(chǎn)物D ;
(5)將所述產(chǎn)物D在80°C-150°C條件下烘干，得到燃料電池陰極催化劑。
[0006]進一步的技術方案是:
所述的燃料電池陰極催化劑的制備方法，其鈀前驅體為以下鈀化合物中的一種或多種:氯化鈀、乙酸鈀、二氯四氨鈀、硝酸鈀和二氯二氨鈀。
[0007]所述的燃料電池陰極催化劑的制備方法，其鈀前驅體為碳納米載體負載鈀，其中鈀的含量為l_60wt.%。
[0008]所述的燃料電池陰極催化劑的制備方法，其水溶性聚合物為以下中的一種或多種:殼聚糖、聚丙烯酰胺和聚苯胺，所述水溶性聚合物在所述溶液B中的含量為0.1-1Owt.%。
[0009]所述的燃料電池陰極催化劑的制備方法，其酸液為以下一種或多種酸的水溶液:乙二酸、乙酸、檸檬酸、單寧酸和酒石酸，所述酸的濃度為1-1Owt.%。
本發(fā)明的燃料電池陰極催化劑的制備方法顯著效果主要為:
(1)本發(fā)明的燃料電池陰極催化劑制備方法操作簡單、便捷快速；
(2)本發(fā)明制備方法制得的燃料電池陰極催化劑產(chǎn)品性能優(yōu)越，對氧氣具有高催化活性，而對甲醇、甲酸和乙醇沒有催化活性，有效降低在陰極產(chǎn)生混合電位，提高以甲醇、甲酸和乙醇為燃料電池的性能。
[0010]下面結合附圖以及【具體實施方式】更具體地舉例說明示例性實施例，可以使得本發(fā)明的上述和進一步的實施方案的特征和優(yōu)勢更為明顯。
[0011]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是本發(fā)明實施例1中燃料電池陰極催化劑的XRD譜；
圖2是本發(fā)明實施例1中燃料電池陰極催化劑在氧氣飽和0.1M磷酸緩沖液(pH2)分別含有OM甲醇(曲線B)和I M甲醇(曲線A)的氧氣還原電化學曲線(掃描速度為50mV/S)。

【具體實施方式】
[0012]應當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，本領域技術人員能夠根據(jù)本說明書的教導設想其它各種實施方案并能夠對其進行修改。因此，以下的【具體實施方式】不具有限制性意義。除非另外指明，否則本說明書和權利要求中使用的表示特征尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字均應該理解為在所有情況下均是由術語“約”來修飾的。因此，除非有相反的說明，否則上述說明書和所附權利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均是近似值，本領域的技術人員能夠利用本文所公開的教導內容尋求獲得的所需特性，適當改變這些近似值。用端點表示的數(shù)值范圍的使用包括該范圍內的所有數(shù)字以及該范圍內的任何范圍，例如，1、
2、3、4 和 5 包括 1、1.1,1.3,1.5、2、2.75,3,3.80,4 和 5 等等。
[0013]實施例1.(1)0.025g氯化鈀加入25ml濃度為2wt.%的乙二酸水溶液中，經(jīng)超聲直至氯化鈀完全溶解；
(2)將0.1g殼聚糖加入步驟I得到的溶液中，經(jīng)超聲直至殼聚糖完全溶解；
(3)將步驟2得到的溶液加入反應釜中，在200°C加熱15小時，后讓其自然了冷卻至室溫；
(4)將步驟3得到的產(chǎn)物，通過離心分離(11000g) 15分鐘，再依次用去離子水、無水乙醇反復洗滌至少3次，得到黑色產(chǎn)物；
(5)將步驟4得到的黑色產(chǎn)物置于烘箱中，在80°C下12小時烘干，即得本發(fā)明所述的燃料電池陰極催化劑。
[0014]實施例2.(1)0.02g乙酸鈀加入25ml濃度為2wt.%的單寧酸水溶液中，經(jīng)攪拌直至氯化鈀完全溶解；
(2)將0.1g聚丙烯酰胺加入步驟I得到的溶液中，經(jīng)超聲直至聚丙烯酰完全溶解；
(3)將步驟2得到的溶液加入反應釜中，在180°C加熱12小時，后讓其自然了冷卻至室溫；
(4)將步驟3得到的產(chǎn)物，通過離心分離(11000g) 15分鐘，再依次用去離子水、無水乙醇反復洗滌至少3次，得到黑色產(chǎn)物；
(5)將步驟4得到的黑色產(chǎn)物置于烘箱中，在80°C下12小時烘干，即得本發(fā)明所述的燃料電池陰極催化劑。
【權利要求】
1.一種燃料電池陰極催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鈀前驅體經(jīng)超聲或攪拌直至鈀前驅體完全溶解在酸液中，得到溶液A，其中，所述鈀前驅體在所述溶液A中的含量為0.l-5wt.% ； (2)將水溶性聚合物經(jīng)超聲或攪拌直至完全溶解在所述溶液A中，得到溶液B； (3)將所述溶液B置于反應釜中，在120°C-250°C，2-3MPa條件下加熱6-24小時，然后讓其自然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物C ; (4)將所述產(chǎn)物C通過離心分離15分鐘，用去離子水和無水乙醇依次沖洗反應物3次以上，得到產(chǎn)物D ; (5)將所述產(chǎn)物D在80°C-150°C條件下烘干，得到燃料電池陰極催化劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的鈀前驅體為以下鈀化合物中的一種或多種:氯化鈀、乙酸鈀、二氯四氨鈀、硝酸鈀和二氯二氨鈀。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈀前驅體為碳納米載體負載鈀，其中鈀的含量為l_60wt.%。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的水溶性聚合物為以下中的一種或多種:殼聚糖、聚丙烯酰胺和聚苯胺，所述水溶性聚合物在所述溶液B中的含量為0.1-1Owt.%。
5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的酸液為以下一種或多種酸的水溶液:乙二酸、乙酸、檸檬酸、單寧酸和酒石酸，所述酸的濃度為1-1Owt.%。
【文檔編號】H01M4/90GK104362354SQ201410524993
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權日:2014年10月9日
【發(fā)明者】夏豐杰, 范晶, 周晶晶, 王振, 周蕾 申請人:中國船舶重工集團公司第七一二研究所