【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池有序催化层及其制备和应用
本专利技术属于燃料电池领域或者其他电化学器件，主要涉及质子交换膜燃料电池有序催化层的一种制备方法和应用。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有环境友好、能量转换效率高、比能量高、室温快速启动等优点，是理想的能量转换方式之一，然而成本和稳定性问题一直限制着质子膜燃料电池的商业化运用。燃料电池的成本很大一部分来自于所需要使用的催化剂Pt,传统膜电极中催化剂Pt/C呈无序状态，同时由于质子导体Nafion的存在，使得催化剂的利用率较低。为解决这些问题，3M公司提出了有序超薄膜电极(NSTF)，催化层中无质子导体，同时立体有序的结构有利于提高催化剂的利用率和增加气体反应物和生成物的传质。因此，有序的催化层是燃料电池未来发展的重要方向之一。目前，有关PEMFC中有序催化层的研究已经有较多的研究。除了3M公司以不导电的纳米晶须为载体外，金属氧化物，一般稳定性较好，也可被用作有序催化层中的催化剂载体。文章Chemsuschem，2013,6,659-666在制备了TiO2纳米管阵列后，使用H2进行热处理，提升电子电导。另...
【技术保护点】
1.一种质子交换膜燃料电池有序催化层，其特征在于：包括用作载体的导电碳纳米管阵列及其表面担载的薄膜状或者颗粒状催化剂；所述催化剂的活性组分为一种金属或者两种以上的金属；催化剂可为单质、合金或核壳结构中一种或两种以上。
【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池有序催化层，其特征在于：包括用作载体的导电碳纳米管阵列及其表面担载的薄膜状或者颗粒状催化剂；所述催化剂的活性组分为一种金属或者两种以上的金属；催化剂可为单质、合金或核壳结构中一种或两种以上。2.根据权利要求1所述催化层，其特征在于：所述导电碳纳米管直径为50-500nm；碳纳米管壁厚度为1-20nm；碳纳米管长度为0.5μm-10μm，催化剂层厚度为1nm-50nm。3.根据权利要求1所述的催化层，其特征在于：所述金属为Pt、Pd、Ag、Au、Ru、Ir、Nb、Co、Ni、Cu、Mn、Cr或Ti中的一种金属或者两种及以上所形成的合金。4.根据权利要求1所述有序催化层的制备方法，其特征在于：具体步骤为：(1)首先将不锈钢片依次放入乙醇、丙酮、乙醇的溶液中超声10min-60min，然后用去离子水清洗干净烘干待用；(2)配制水热反应溶液，其溶液组成为：Co(NO3)2·6H2O1-100mmolL-1，NH4F1-100mmolL-1，CO(NH2)21-100mmolL-1，葡萄糖1-100mmolL-1；CTAB1-20mmolL-1，搅拌10-60min，转移至水热釜中，然后将步骤(1)中制得的不锈钢片放在水热釜中，水热反应，反应温度为80-180℃，反应时间为3-24h，制备Co-OH-CO3@多糖纳米线阵列，纳米线长度为0.5μm-10μm，多糖层厚度为1-20nm；(3)将Co-OH-CO3@多糖纳米线阵列进行高温处理碳化多糖层，形成Co3O4@C纳米线阵列，碳化温度为100-900℃，碳化时间为0.5-6h；碳化后所制得的Co3O4@C纳米线阵列中，C壳厚度为1-20nm；(4)在上述步骤(3)制得的Co3...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞红梅，姚德伟，曾亚超，贾佳，覃博文，邵志刚，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。