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

本发明专利技术提出一种掺杂多孔金刚石载体的燃料电池催化剂及制备方法，使用片状金属电极材料作为基底，使用电弧等离子体在表层沉积金刚石薄膜，所用气源为氢气、氩气和甲烷，氢气与甲烷的混合气体通过等离子枪口内部喷嘴喷出，氩气与气态/蒸汽态掺杂源通过枪口外部喷嘴负载纳米铂/锡合金粉末喷出，在基底表层形成掺杂多孔金刚石/合金复合材料，本发明专利技术通过多孔纳米金刚石作为载体包覆纳米合金，多孔纳米金刚石作为载体抗氧化能力强，活性金属分散性好，提高了催化剂的稳定性，进而克服了目前纳米金刚石粒子作为载体，活性金属分散性无法控制，进而降低了催化剂催化活性的缺陷。

Fuel cell catalyst doped with porous diamond carrier and preparation method thereof

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本文档来自技高网...

【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