一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法，催化剂成分为L‑α‑氨基酸负载的纳米银粒子。其制备方法为：首先，将鸡蛋蛋清倒入容器中，搅拌至透明状，然后滴入4～6mol/L的盐酸溶液，将混合溶液放入蛋白质水解管中，通入氮气排出空气，在80～110℃温度下反应18～24小时，反应结束后，对水解液进行80～90℃的水浴蒸发，除掉盐酸，之后进行氨基酸含量检测；接着将氨基酸溶液超声成均匀浆液，银前驱体溶液加入其中，用硼氢化钠溶液在室温下还原10～24小时，其中前驱体溶液与还原剂体积比为1：8～10，最后过滤、洗涤、干燥，制得L‑α‑氨基酸负载纳米银燃料电池阴极催化剂。本发明专利技术工艺简单、成本低廉、电催化活性高且环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池
，特别涉及一种燃料电池用阴极催化剂。
技术介绍
多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式，而燃料电池就是比较理想的发电技术，其因高效、清洁等优点受到了人们广泛的关注。然而在氧化还原过程中具有高催化活性及稳定性的催化剂是必不可少的。贵金属催化剂，如Pd和Pt，其优异的催化性能已被人们所熟知。但是，贵金属的储量有限，价格相对昂贵，这些缺点大大阻碍了燃料电池的发展与应用。因此，目前有关燃料电池方面的研究大都集中在如何提高催化剂的活性及降低催化剂的成本等方面。目前研究大概分为两种方向。一种是相对廉价的金属部分取代纯Pt，即制备以Pt-M(M＝Co，Cr，Ni，Fe)的合金形式做催化剂，或采用Pd二元和三元合金催化剂，但这依然不能避免价格和产量因素；一种方式则是发展碱性燃料电池或采用碱性电解液的金属空气电池，因为碱性溶液中的空气电极催化剂可以完全不用Pt，而采用如Ag、MnOx、金属氮化物和复合金属氧化物等廉价材料。Ag被认为是最有希望取代Pd和Pt的碱性燃料电池阴极催化剂。它成本低廉，质量密度小，比面积大，有利于增大表观总电流，故导电性好，能极大促进氧化还原过程中发生的四电子反应，提高了催化效率，且应用范围广。故目前国内外课题组对银基氧还原催化材料的研究取得了很大的进展，主要包括以下几个方面：纯银、碳载银、银复合催化剂、银合金、银-过渡金属氧化物。载体大多采用碳纤维材料，碳黑，石墨烯，碳纳米管等。但碳基的催化剂更易发生两电子反应，形成中间产物，因而降低催化速率。南京工业大学课题组的专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池碳载金属电催化剂的制备方法，活性组分为Pt-Ag-Co(CN 104707625A)。该催化剂活性高，成本较低。但实验步骤较为复杂，实验用剂对人体有害。华南理工大学课题组的专利技术涉及一种质子交换膜燃
料电池用铁氮共掺杂多孔碳催化剂及其制备方法(CN 105226298A)。该催化剂制备方法简单，催化活性高。但原料复杂，不环保。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、催化性能好、环保的燃料电池阴极催化剂。本专利技术的燃料电池阴极催化剂是一种L-α-氨基酸负载纳米银粒子的催化剂。上述燃料电池阴极催化剂的制备方法：(1)按每毫升盐酸溶液加入0.5～5mg鸡蛋蛋清的比例，将鸡蛋蛋清倒入容器中，搅拌至透明状，然后滴入浓度为4～6mol/L的盐酸溶液中，将混合溶液放入蛋白质水解管中，通入氮气排出空气，在80～110℃温度下反应18～24小时；然后对水解液进行80～90℃的水浴蒸发，除掉盐酸，得到氨基酸溶液，之后进行氨基酸检测，以确保蛋白质90～100％分解为L-α-氨基酸；(2)将步骤(1)的氨基酸溶液超声成均匀浆液，按氨基酸浆液与AgNO3前驱体溶液的体积比＝0.5～1：1的比例，将浓度为0.0015mol/L的AgNO3前驱体溶液加入氨基酸浆液中，再按AgNO3前驱体溶液与还原剂硼氢化钠溶液体积比＝1:8～10的比例，将浓度为2mol/L硼氢化钠溶液加入AgNO3前驱体溶液与氨基酸浆液混合液中，在室温下还原10～24小时；然后过滤、洗涤、干燥，制得L-α-氨基酸负载纳米银燃料电池阴极催化剂。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、成本低廉，减少了贵重金属的用量。2、催化活性高。Ag-N键的形成提高了催化活性。3、制备方法简单、易行，制备过程中使用的溶剂、还原剂安全、无毒，对环境无污染。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的燃料电池阴极催化剂与Pt/C的ORR性能对比图。图2是本专利技术实施例2制得的燃料电池阴极催化剂与Pt/C的ORR性能对比图。图3是本专利技术实施例3制得的燃料电池阴极催化剂与Pt/C的ORR性能对比图。具体实施方式：实施例1(1)取5mg的鸡蛋蛋清装入烧杯中，用玻璃棒搅拌至透明状，然后滴入10mL浓度为6mol/L的盐酸，放入蛋白质水解管中，入氮气排空气，110℃反应24小时，反应结束后，对水解液进行80℃的水浴蒸发，除掉盐酸，得到氨基酸溶液，之后进行氨基酸检测，100％的蛋白质已分解为L-α-氨基酸。(2)将氨基酸溶液超声成均匀浆液，将13mL浓度为0.0015mol/L的AgNO3前驱体溶液加入13mL氨基酸浆液中，再加入104mL浓度为2mol/L的硼氢化钠溶液，在室温下还原10小时而后过滤、用去离子水洗涤至中性、干燥，得到氨基酸负载银燃料电池阴极催化剂。将该催化剂负载到玻碳电极上进行催化测试，结果如图1所示，制得的燃料电池阴极催化剂的起始电位为1.09V,大于Pt/C的起始电位，催化活性好。实施例2(1)取1mg的鸡蛋蛋清装入烧杯中，用玻璃棒搅拌至透明状，然后滴入0.2mL浓度为4mol/L的盐酸，放入蛋白质水解管中，入氮气排空气，80℃反应18小时，反应结束后，对水解液进行90℃的水浴蒸发，除掉盐酸，得到氨基酸溶液，之后进行氨基酸检测，90％的蛋白质已分解为L-α-氨基酸。(2)将氨基酸溶液超声成均匀浆液，将1mL浓度为0.0015mol/L的AgNO3前驱体溶液加入约为0.5mL氨基酸浆液中，再加入10mL浓度为2mol/L的硼氢化钠溶液，在室温下还原24小时而后过滤、用去离子水洗涤至中性、干燥，得到氨基酸负载银燃料电池阴极催化剂。将该催化剂负载到玻碳电极上进行催化测试，结果如图2所示，制得的燃料电池阴极催化剂的起始电位为0.90V，接近Pt/C的起始电位，催化活性较好。实施例3(1)取3mg的鸡蛋蛋清装入烧杯中，用玻璃棒搅拌至透明状，然后滴入1mL浓度为5mol/L的盐酸，放入蛋白质水解管中，入氮气排空气，90℃反应20小时。反应结束后，对水解液进行85℃的水浴蒸发，除掉盐酸，得到氨基酸溶液，之后进行氨基酸检测，93％的蛋白质已分解为L-α-氨基酸。(2)将氨基酸溶液超声成均匀浆液，将3.5mL浓度为0.0015mol/L的AgNO3前驱体溶液加入2mL氨基酸浆液中，再加入31.5mL浓度为2mol/L的硼氢化钠溶液，在室温下还原18小时而后过滤、用去离子水洗涤至中性、干燥，得到氨基酸负载银燃料电池阴极催化剂。将该催化剂负载到玻碳电极上进行催化测试，结果如图3所示，制得的燃料电池阴极催化剂的起始电位为0.97V,与Pt/C的起始电位相当，催化活性好。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池阴极催化剂，其特征在于：它是一种L‑α‑氨基酸负载纳米银粒子的催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阴极催化剂，其特征在于：它是一种L-α-氨基酸负载纳米银粒子的催化剂。2.权利要求1的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：(1)按每毫升盐酸溶液加入0.5～5mg鸡蛋蛋清的比例，将鸡蛋蛋清倒入容器中，搅拌至透明状，然后滴入4～6mol/L的盐酸溶液中，将混合溶液放入蛋白质水解管中，通入氮气排出空气，在80～110℃温度下反应18～24小时；然后对水解液进行80～90℃的水浴蒸发，除掉盐酸，得到氨基酸溶液，之后进行氨基酸含量检测，以确保...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭秋明，李寒宁，李慧，胡婕，张志伟，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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