本发明专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，解决了传统载体制备工艺操作复杂、制备的载体负载催化剂时，易阻碍催化剂的使用效率、易造成催化剂中毒的问题，所述多孔载体由甲苯磺酰氯、SiO2和Vulcan XC‑72反应后，与聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰反应，最后与二甲基亚砜和乙二醇二甲基丙烯酸酯反应制得多孔载体；所述多孔载体具有挥发性调控多孔结构，利用不同配比的溶剂溶解后，可以调控负着的时间和厚度。本发明专利技术提出的一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，对催化剂具有良好的亲和性，具有良好的传导效果，能够有效的提高催化剂的催化活性，其制备工艺操作简单，制备成本低，值得推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及质子交换膜燃料电池
，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体。
技术介绍
质子交换膜燃料燃料电池（PEMFC）由于其工作温度较低，启动快，无电解液流失，具有比其它燃料电池更高的比功率，既可作固定电站又可作移动运输工具的电源，有望成为取代目前汽车动力的最有竞争力的动力源之一。目前，全球已有英国伦敦、加拿大温哥华、德国斯图加特等不少国家和城市推出了燃料电池驱动的公共汽车线路，许多国家展示了试运行的燃料电池车。中国在北京奥运会和上海世博会期间也成功推出了燃料电池驱动的大巴车和小汽车，现已有超过1000辆车在全国10多个城市试运行。随着燃料电池配套设施加氢站的快速建设，将会有更多的燃料电池车投入运行。据英国FuelCellToday和美国FuelCells行业统计，2012年燃料电池装机容量较2011年取得了成倍的增长。然而其离商业化应用还有一定的距离，主要是成本过高，关键技术没有得到很好的解决。PEMFC的关键技术主要有质子交换膜、电催化剂、模组装电极（MEA）、对CO的敏感性及水管里和热管理。其中，膜组装电极是保证电化学反应能高效进行的核心，由阳极（燃料电极）、质子交换膜和阴极（氧电极）热压而成，而膜电极制备的关键在于控制电催化剂浆料的配比与涂布技术。燃料电池催化剂载体应具备良好的电子(或质子)传导能力、较大的比表面积、合理的孔结构以及优异的抗腐蚀性能。目前燃料电池上使用的载体主要是高度石墨化的碳载体。但是碳载体与贵金属催化剂的相互作用弱、碳载体容易腐蚀的问题，严重影响催化剂的活性和稳定性。因此，开发廉价稳定的新型载体具有重要意义。专利申请号为200680029098.7公开了燃料电池的电催化剂载体，采用一种掺杂有铌元素的多孔状的二氧化钛(有时也称为“二氧化钛(titania)”)作为铂或者其他合适的催化剂的高表面面积载体，其具有适用于PEM燃料电池环境的特性，包括适当的表面面积，电导率和化学稳定性，但其传导效果一般，只能单纯的起负载催化剂的作用，对催化剂的催化性能和催化效率五促进作用，且具有制备过程不易控制的缺点；专利申请号为200680015088.8公开了燃料电池催化剂的载体，由碳化钛和氧化钛中的至少一种构成，用于负载包含铂或含有铂的合金等贵金属的催化剂，在燃料电池使用过程中，会阻碍贵金属催化剂的使用效率，并且易造成催化剂中毒。基于上述问题，本专利技术提出了一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，目的在于解决传统载体制备工艺操作复杂、制备的载体负载催化剂时，易阻碍催化剂的使用效率、易造成催化剂中毒的问题。一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，所述多孔载体由甲苯磺酰氯、SiO2和VulcanXC-72反应后，与聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰反应，最后与二甲基亚砜和乙二醇二甲基丙烯酸酯反应制得多孔载体；所述多孔载体具有挥发性调控多孔结构，利用不同配比的溶剂溶解后，附着在电极上，可以调控负着的时间和厚度。一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体的制备方法，包括以下步骤：S1、将甲苯磺酰氯、SiO2、VulcanXC-72与稀HCl，进行加热搅拌反应，加热温度为110～130℃，搅拌时间为0.8～1.5h，使之完全反应后，经萃取得有机相，并滴加过量的过氧化苯甲酰，得到灰色沉淀，抽滤，真空干燥即得灰色反应产物A；S2、将步骤S1中制得的反应产物A加入到溶剂中，加热至50～80℃，并以400～800r/min的转速高速搅拌，边搅拌边加入纳米级SiO2，直至SiO2负载量达到35～45%，然后加入过量的十二烷基硫酸钠溶液，继续以80～180r/min的转速低速搅拌反应1～2h，反应完成后，静置20～40min，抽滤，洗涤，真空干燥即得反应产物B；S3、将步骤S2中制得的反应产物B加入到四氢呋喃中，然后加入聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰，加热至40～70℃，边加热边低速搅拌，直至反应完成后，经沉淀、过滤、真空干燥即得反应产物C；S4、将步骤S3中制得的反应产物C加入到二氯甲烷中，并加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，升温至80～110℃，搅拌溶解成均一溶液后，加入二甲基亚砜，继续搅拌反应0.5～1h，然后加入乙二醇二甲基丙烯酸酯，继续搅拌反应0.5～1h，反应完成后，经沉淀、过滤、洗涤、真空干燥，即得所需的多孔载体。优选的，所述步骤S1中甲苯磺酰氯、SiO2、VulcanXC-72的质量比为1:1:1，所述稀HCl的加入量为甲苯磺酰氯量的8.5～11倍。优选的，所述步骤S2中的溶剂为去离子水、丙三醇和乙二醇的混合溶液，所述去离子水、丙三醇、乙二醇的质量比为3～5:0.5～0.8:0.5～0.8。优选的，所述步骤S2中反应产物A和溶剂的质量比为1～1.5:7～9。优选的，所述步骤S3中反应产物B和四氢呋喃的质量比为1～1.3:3.8～5.2。优选的，所述步骤S3中聚二甲基硅氧烷的加入量为反应产物B加入量的0.5～0.8倍，所述偶氮二异丁氰的加入量为反应产物B加入量的0.2～0.5倍。优选的，所述步骤S4中反应产物C与二氯甲烷的质量比为0.8～1.5:4.7～5.5。优选的，所述步骤S4中N,N-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为反应产物C加入量的0.9～1.6倍，所述二甲基亚砜的加入量为反应产物C加入量的3.6～4.8倍，所述乙二醇二甲基丙烯酸酯的加入量为反应产物C加入量的5.2～6.5倍。优选的，所述制备方法中的过滤指用目数为200～400的过滤器进行过滤；所述制备方法中的洗涤指用去离子水进行洗涤两次；所述制备方法中的真空干燥指将产物置于真空干燥箱内，在70～90℃下，干燥30～50min。本专利技术提出的一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，其具有挥发性调控多孔结构，利用不同配比的溶剂溶解本专利技术制备的多孔载体，附着在电极上，可以调控负着的时间和厚度，对催化剂具有良好的亲和性和传导效果，能够有效的提高催化剂的催化活性和利用效率，不会造成催化剂中毒现象，本专利技术还提出了一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体的制备方法，通过将甲苯磺酰氯、SiO2和VulcanXC-72反应后，与聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰反应，最后与二甲基亚砜和乙二醇二甲基丙烯酸酯反应制得多孔载体，其制备工艺操作简单，制备成本低，适合工业化生产，值得推广。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的多孔载体负载锡催化剂与现有的SnO2催化剂、Pt/C催化剂的电极循环伏安对比曲线图；图2为本专利技术实施例2制备的多孔载体负载锡催化剂的电极循环伏安曲线图；图3为本专利技术实施例3制备的多孔载体负载锡催化剂的电极循环伏安曲线图；图4为本专利技术实施例4制备的多孔载体负载锡催化剂的电极循环伏安曲线图；图5为本专利技术实施例5制备的多孔载体负载锡催化剂的电极循环伏安曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例一本专利技术提出的一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，所述多孔载体由甲苯磺酰氯、SiO2和VulcanXC-72反应后，与聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰反应，最后与二甲基亚砜和乙二醇二甲基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，其特征在于，所述多孔载体由甲苯磺酰氯、SiO2和Vulcan XC‑72反应后，与聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰反应，最后与二甲基亚砜和乙二醇二甲基丙烯酸酯反应制得多孔载体；所述多孔载体具有挥发性调控多孔结构，利用不同配比的溶剂溶解后，附着在电极上，可以调控负着的时间和厚度。
【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体，其特征在于，所述多孔载体由甲苯磺酰氯、SiO2和VulcanXC-72反应后，与聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰反应，最后与二甲基亚砜和乙二醇二甲基丙烯酸酯反应制得多孔载体；所述多孔载体具有挥发性调控多孔结构，利用不同配比的溶剂溶解后，附着在电极上，可以调控负着的时间和厚度。2.一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将甲苯磺酰氯、SiO2、VulcanXC-72与稀HCl，进行加热搅拌反应，加热温度为110～130℃，搅拌时间为0.8～1.5h，使之完全反应后，经萃取得有机相，并滴加过量的过氧化苯甲酰，得到灰色沉淀，抽滤，真空干燥即得灰色反应产物A；S2、将步骤S1中制得的反应产物A加入到溶剂中，加热至50～80℃，并以400～800r/min的转速高速搅拌，边搅拌边加入纳米级SiO2，直至SiO2负载量达到35～45%，然后加入过量的十二烷基硫酸钠溶液，继续以80～180r/min的转速低速搅拌反应1～2h，反应完成后，静置20～40min，抽滤，洗涤，真空干燥即得反应产物B；S3、将步骤S2中制得的反应产物B加入到四氢呋喃中，然后加入聚二甲基硅氧烷和偶氮二异丁氰，加热至40～70℃，边加热边低速搅拌，直至反应完成后，经沉淀、过滤、真空干燥即得反应产物C；S4、将步骤S3中制得的反应产物C加入到二氯甲烷中，并加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，升温至80～110℃，搅拌溶解成均一溶液后，加入二甲基亚砜，继续搅拌反应0.5～1h，然后加入乙二醇二甲基丙烯酸酯，继续搅拌反应0.5～1h，反应完成后，经沉淀、过滤、洗涤、真空干燥，即得所需的多孔载体。3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池用电极催化剂的多孔载体的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中甲苯磺酰氯、SiO2、VulcanXC-72...
【专利技术属性】
技术研发人员：于书淳，何春霞，郭会娟，刘会雪，马晓星，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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