The invention provides a fuel cell catalyst doped with porous diamond carrier and a preparation method. A sheet metal electrode material is used as a substrate and an arc plasma is used to deposit a diamond film on the surface. The gas source used is hydrogen, argon and methane. The mixture of hydrogen and methane passes through the internal nozzle of a plasma gun. The argon and gas/vapor doping sources are ejected by loading nano-platinum/tin alloy powder on the external nozzle of the gun muzzle to form doped porous diamond/alloy composite material on the surface of the base. The nano-porous diamond is used as the carrier to coat the nano-alloy, and the porous nano-diamond has strong antioxidant ability as the carrier. The dispersibility of active metals is good, which improves the stability of catalysts, and overcomes the shortcomings of nano-diamond particles as carriers, which can not control the dispersibility of active metals, thus reducing the catalytic activity of catalysts.
【技术实现步骤摘要】
一种掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂及制备方法
本专利技术涉及燃料电池
,特别是涉及一种掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂及制备方法。
技术介绍
燃料电池电动汽车研发在国际范围内蓬勃兴起。质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell,PEMFC)具有能量转化率高、功率密度高、启动快和无污染等优点,特别适合于作为可移动动力源。目前,影响燃料电池汽车商业化的主要技术难点来自于燃料电池的寿命与成本。车用燃料电池耐久性欠佳,主原因是车载工况对燃料电池的影响。质子交换膜电极是质子交换燃料电池的核心组件,由质子交换膜、催化剂、气体扩散层复合而成的三合一结构。催化剂的一侧是质子交换膜,另一侧是气体扩散层。传统质子交换膜采用全氟磺酸型固体聚合物为电解质,铂/碳为催化剂,多孔的碳纤维纸、碳纤维织布、碳纤维非纺材料及碳黑纸为气体扩散层。贵金属催化剂,如铂、钯、铑、银、钌等贵金属为活性组分的催化剂,它们的d电子轨道都未填满,表面易吸附反应物,具有较高的催化活性,同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性,是最重要的催化剂材料。金属铂是燃料电池常采用的一种电催化剂,铂无论对阳极氢气的氧化反应还是对阴极氧气的还原反应,均有着很高的催化活性。为提高催化剂的利用率,通常将铂金属制成均匀分散的纳米级颗粒负载于载体材料上,尽可能地提高贵金属的比表面积,降低贵金属催化剂的用量,以降低催化剂的成本。然而载体对催化性能有很大的影响,如载体的稳定性和寿命直接影响催化剂的稳定性、载体的导电性决定催化剂的导电性、载体与催化剂金属颗粒间的相互作用会改变催化 ...
【技术保护点】
1. 一种掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂,其特征在于,所述催化剂以掺杂的多孔金刚石相为载体,将铂/锡纳米合金包裹在内,所述金刚石相孔径为0.1‑2 μm,所述掺杂源包括氮、硼、磷中的一种或两种以上的组合。
【技术特征摘要】
1.一种掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂,其特征在于,所述催化剂以掺杂的多孔金刚石相为载体,将铂/锡纳米合金包裹在内,所述金刚石相孔径为0.1-2μm,所述掺杂源包括氮、硼、磷中的一种或两种以上的组合。2.根据权利要求1所述的一种掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂,其特征在于,所述金刚石相的厚度为5-20μm。3.根据权利要求1所述的一种掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂,其特征在于,所述铂/锡纳米合金的粒径为10-50纳米,其中铂的质量份数为10-30%。4.一种权利要求1-3任一项所述掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂的制备方法,其特征在于,采用电弧等离子体喷涂技术在片状金属电极材料的基底上,沉积掺杂金刚石薄膜,具体制备方法如下:(1)依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗片状金属电极15min,将浓度为2.5-12.5mg/m掺杂源的乙醇溶液超声振荡30min形成分散液,滴到载体上,烘干,所述掺杂源包括氮、硼、磷中的一种或两种以上的组合;(2)将步骤(1)烘干后的片状金属电极为复合气体扩散层的电极材料置于电弧等离子体喷涂装置的平台上,控制电弧等离子体间隔轰击片状金属电极3-5次,每次时间为5min,进行精细净化和活化处理;(3)将氢气与甲烷的混合气体通过等离子枪口内部喷嘴喷出,氢气/甲烷混合气体的流量为20-50sccm,所述甲烷浓度为0.5%-2%,氩气与气态/蒸汽态掺...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈庆,廖健淞,
申请(专利权)人:成都新柯力化工科技有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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