一种金属空气燃料电池氧还原催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了空气燃料电池技术领域的一种金属空气燃料电池氧还原催化剂及其制备方法，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂配方如下：Pt/c铂碳：20～50g；三聚氰胺：30～50g；三氯化铁：40～60g；氢氧化钾：20～40g；甲醇：15～30g；Nafion溶液：20～30g；氧化铝抛光粉：10～20g，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法的具体步骤如下：S1：得到铂碳混合物；S2：得到催化剂凝结块；S3：充分混合均匀；S5：制备出氧化还原催化剂粉末，本发明专利技术采用全氟磺酸型聚合物Nafion溶液作为催化剂的涂层和载体，能够形成膜电极，降低了物质的传输阻力和电极的电阻，其制备出的氧化还原催化剂价格低廉，能够适应大规模商业化燃料电池的发展需求。

Oxygen reduction catalyst for metal air fuel cell and preparation method thereof

The present invention discloses the technical field of air fuel cell, a metal air fuel cell oxygen reduction catalyst and preparation method thereof, wherein the metal air fuel cell oxygen reduction catalyst formula as follows: Pt/c platinum carbon: 20 ~ 50g; melamine: 30 ~ 50g; ferric chloride: 40 ~ 60g; potassium hydroxide: methanol: 20 ~ 40g; 15 ~ 30g; Nafion solution: 20 ~ 30g; alumina polishing powder: 10 ~ 20g, the metal air fuel cell oxygen reduction catalyst preparation method of the specific steps are as follows: S1: S2: platinum carbon mixture; catalyst condensartion; S3: fully mixed; S5: preparation of a redox catalyst powder, the invention adopts perfluorosulfonic acid polymer coating and Nafion solution as the catalyst carrier, capable of forming a membrane electrode, the resistance is reduced and the transmission resistance of electrode material and its preparation The redox catalysts are inexpensive and can meet the needs of large-scale commercial fuel cell development.

【技术实现步骤摘要】
一种金属空气燃料电池氧还原催化剂及其制备方法
本专利技术涉及空气燃料电池
，具体为一种金属空气燃料电池氧还原催化剂及其制备方法。
技术介绍
燃料电池是一种环境友好、高效的能量转换器件。目前燃料电池的阴极催化剂仍然是昂贵的铂基催化剂，这种贵金属催化剂高的价格成为阻碍燃料电池大规模商业化发展的重要瓶颈。而近些年开展的燃料电池非贵金属阴极催化剂材料的研究中，大量不同结构的碳材料，如碳纳米管、石墨烯、无定形碳和介孔碳等的应用虽然在一定程度上降低了燃料电池的成本，但其性价比仍然很低。以这些碳材料为载体制备的非贵金属催化剂在酸性环境中的性能更是远远落后于商业化铂基催化剂。要解决上述问题，极大程度上需要开发一种廉价高效的氧化还原催化剂，为此，我们提出了一种金属空气燃料电池氧还原催化剂及其制备方法投入使用，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属空气燃料电池氧还原催化剂及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的目前燃料电池的阴极催化剂仍然是昂贵的铂基催化剂，这种贵金属催化剂高的价格成为阻碍燃料电池大规模商业化发展的重要瓶颈的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂配方如下：Pt/c铂碳：20～50g；三聚氰胺：30～50g；三氯化铁：40～60g；氢氧化钾：20～40g；甲醇：15～30g；Nafion溶液：20～30g；氧化铝抛光粉：10～20g。优选的，所述Pt/c铂碳的重量百分含量为20～30wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量为15～30wt％。优选的，所述氧化铝抛光粉的粒径为0.3～0.5μm。一种金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法的具体步骤如下：S1：将20～50g的Pt/c铂碳和40～60g的三氯化铁在水溶液中混合，待溶液干燥后得到铂碳混合物；S2：利用电子分析天平称取35g的三聚氰胺放入20～30g的Nafion溶液中，并继续加入20～40g的氢氧化钾和15～30g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再将步骤S1中制备的铂碳混合物倒入混合Nafion溶液中，待其干燥后得到催化剂凝结块；S3：将步骤S2中的催化剂凝结块放入石英研钵中充分研磨2～3h，使其充分混合均匀；S4：将研磨好的混合粉末置于石英舟中，在石英舟中放入剩余的三聚氰胺，并放置于开启式管式炉中，在900～1000°的氮气保护下高温处理1～3h；S5：待温度降到室温后，将石英舟取出，制备出氧化还原催化剂粉末。优选的，所述步骤S2中，电子分析天平的精度为0.01～0.05mg，最大称重量为120～150g。优选的，所述步骤S2中，预先在Nafion溶液中加入10～20g的氧化铝抛光粉，并搅拌使其充分混匀。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用全氟磺酸型聚合物Nafion溶液作为催化剂的涂层和载体，能够形成膜电极，降低了物质的传输阻力和电极的电阻，其制备出的氧化还原催化剂价格低廉，能够适应大规模商业化燃料电池的发展需求。附图说明图1为本专利技术工作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂配方如下：Pt/c铂碳：20g；三聚氰胺：40g；三氯化铁：40g；氢氧化钾：20g；甲醇：15g；Nafion溶液：20g；氧化铝抛光粉：10g。优选的，所述Pt/c铂碳的重量百分含量为20wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量为15wt％。优选的，所述氧化铝抛光粉的粒径为0.3μm。本专利技术还提供了一种金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法的具体步骤如下：S1：将20g的Pt/c铂碳和40g的三氯化铁在水溶液中混合，待溶液干燥后得到铂碳混合物；S2：利用电子分析天平称取35g的三聚氰胺放入20g的Nafion溶液中，并继续加入20g的氢氧化钾和15g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再将步骤S1中制备的铂碳混合物倒入混合Nafion溶液中，待其干燥后得到催化剂凝结块，电子分析天平的精度为0.01mg，最大称重量为120g，预先在Nafion溶液中加入10g的氧化铝抛光粉，并搅拌使其充分混匀；S3：将步骤S2中的催化剂凝结块放入石英研钵中充分研磨2h，使其充分混合均匀；S4：将研磨好的混合粉末置于石英舟中，在石英舟中放入剩余的三聚氰胺，并放置于开启式管式炉中，在900°的氮气保护下高温处理1h；S5：待温度降到室温后，将石英舟取出，制备出氧化还原催化剂粉末。实施例二一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂配方如下：Pt/c铂碳：50g；三聚氰胺：50g；三氯化铁：60g；氢氧化钾：40g；甲醇：30g；Nafion溶液：30g；氧化铝抛光粉：20g。优选的，所述Pt/c铂碳的重量百分含量为30wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量为30wt％。优选的，所述氧化铝抛光粉的粒径为0.5μm。本专利技术还提供了一种金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法的具体步骤如下：S1：将50g的Pt/c铂碳和60g的三氯化铁在水溶液中混合，待溶液干燥后得到铂碳混合物；S2：利用电子分析天平称取35g的三聚氰胺放入30g的Nafion溶液中，并继续加入40g的氢氧化钾和30g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再将步骤S1中制备的铂碳混合物倒入混合Nafion溶液中，待其干燥后得到催化剂凝结块，电子分析天平的精度为0.05mg，最大称重量为150g，预先在Nafion溶液中加入20g的氧化铝抛光粉，并搅拌使其充分混匀；S3：将步骤S2中的催化剂凝结块放入石英研钵中充分研磨3h，使其充分混合均匀；S4：将研磨好的混合粉末置于石英舟中，在石英舟中放入剩余的三聚氰胺，并放置于开启式管式炉中，在1000°的氮气保护下高温处理3h；S5：待温度降到室温后，将石英舟取出，制备出氧化还原催化剂粉末。实施例三一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂配方如下：Pt/c铂碳：40g；三聚氰胺：45g；三氯化铁：50g；氢氧化钾：30g；甲醇：20g；Nafion溶液：25g；氧化铝抛光粉：15g。优选的，所述Pt/c铂碳的重量百分含量为25wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量为20wt％。优选的，所述氧化铝抛光粉的粒径为0.4μm。本专利技术还提供了一种金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法，所述金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法的具体步骤如下：S1：将40g的Pt/c铂碳和50g的三氯化铁在水溶液中混合，待溶液干燥后得到铂碳混合物；S2：利用电子分析天平称取35g的三聚氰胺放入25g的Nafion溶液中，并继续加入30g的氢氧化钾和20g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再将步骤S1中制备的铂碳混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，其特征在于：所述金属空气燃料电池氧还原催化剂配方如下：Pt/c铂碳：20～50g；三聚氰胺：30～50g；三氯化铁：40～60g；氢氧化钾：20～40g；甲醇：15～30g；Nafion溶液：20～30g；氧化铝抛光粉：10～20g。

【技术特征摘要】
1.一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，其特征在于：所述金属空气燃料电池氧还原催化剂配方如下：Pt/c铂碳：20～50g；三聚氰胺：30～50g；三氯化铁：40～60g；氢氧化钾：20～40g；甲醇：15～30g；Nafion溶液：20～30g；氧化铝抛光粉：10～20g。2.根据权利要求1所述的一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，其特征在于：所述Pt/c铂碳的重量百分含量为20～30wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量为15～30wt％。3.根据权利要求1所述的一种金属空气燃料电池氧还原催化剂，其特征在于：所述氧化铝抛光粉的粒径为0.3～0.5μm。4.一种金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法，其特征在于：所述金属空气燃料电池氧还原催化剂制备方法的具体步骤如下：S1：将20～50g的Pt/c铂碳和40～60g的三氯化铁在水溶液中混合，待溶液干燥后得到铂碳混合物；S2：利用电子分析天平称取35g的三聚氰胺放入2...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁淑军，刘丽霞，杨振华，
申请(专利权)人：新乡医学院，
类型：发明
国别省市：河南,41