质子交换膜燃料电池催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池催化剂及其制备方法，涉及能源技术领域。本发明专利技术催化剂为金属铂元素与过渡金属元素形成的合金纳米颗粒催化剂，即Pt‑M合金催化剂。所述Pt‑M合金催化剂为含铂金属元素的三元合金纳米颗粒催化剂；优选铂‑铜‑镍、铂‑镍‑铁、铂‑钴‑铜、铂‑铁‑铜、铂‑钴‑镍或铂‑钴‑铁三元合金纳米颗粒催化剂。本发明专利技术的含铂三元合金催化剂具有三维立体结构，高比表面积，9倍于商用Pt/C的催化剂活性面积，使得氧还原反应活性得到大幅度提升，同时可延长催化剂使用寿命超过30％；本发明专利技术的新型纳米催化剂在现有商用纯铂碳催化剂基础上进一步降低催化剂成本的同时提升了膜电极整体效能和稳定性。

Proton Exchange Membrane Fuel Cell Catalyst and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
质子交换膜燃料电池催化剂及其制备方法
本专利技术涉及能源
，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池催化剂及其制备方法。
技术介绍
燃料电池是一项高效的绿色发电技术，直接将化学能转化为电能。与传统发电方式相比，燃料电池不受卡诺循环限制，因此能量转换效率高，同时具备零排放、无污染、噪声低、便携性高等优点。燃料电池的主要应用领域包括交通运输、固定发电站和便携式电源等。作为当前燃料电池市场主要应用类型之一，质子交换膜燃料电池在燃料电池出货量中占领主要地位，2017年出货量比例达到62.7％。膜电极组件作为质子交换膜燃料电池的核心部件，由阳极、质子交换膜与阴极结合成三明治结构。阳极和阴极在通入燃料(氢气)和氧化剂(纯氧或空气)后分别发生不同的半反应。阳极上的氢气通过反应失去电子，同时生成质子。质子通过质子交换膜迁移到阴极，而电子则通过外部电路转移，形成电流。转移到阴极的质子、电子与通入阴极的氧气发生反应，生成水。上述的两个半反应在常温下均无法自发进行，都需要催化剂的加入。尤其是阴极上的氧还原反应速率，已成为限制质子交换膜燃料电池性能的关键因素。为了解决上述技术问题，一般使用贵金属铂(Pt)纳米颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.质子交换膜燃料电池催化剂，其特征在于，所述催化剂为金属铂元素与过渡金属元素形成的合金纳米颗粒催化剂，即Pt‑M合金催化剂。

【技术特征摘要】
1.质子交换膜燃料电池催化剂，其特征在于，所述催化剂为金属铂元素与过渡金属元素形成的合金纳米颗粒催化剂，即Pt-M合金催化剂。2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化剂，其特征在于，所述过渡金属元素包括铁元素、铬元素、锰元素、镍元素、钴元素及铜元素。3.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化剂，其特征在于，所述Pt-M合金催化剂为含铂金属元素的三元合金纳米颗粒催化剂。4.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化剂，其特征在于，所述Pt-M合金催化剂为铂-铜-镍、铂-镍-铁、铂-钴-铜、铂-铁-铜、铂-钴-镍或铂-钴-铁三元合金纳米颗粒催化剂。5.质子交换膜燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)准备原料：金属前驱体1：二乙酰丙酮铂、四氯铂酸钾或六氯铂酸；金属前驱体2：二乙酰丙酮铜、硝酸铜或氯化铜；金属前驱体3：二乙酰丙酮镍或硝酸镍；金属前驱体4：羰基钨、羰基钼、氯化钨或氯化钼；第5组分：聚乙烯吡咯烷酮、溴化钠或碘化钠或氯化钠；第1溶剂：乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇；第2溶剂：乙醇、丙酮、异丙醇或甲醇；(2)将所述金属前驱体1、所述金属前驱体2、所述金属前驱体3及所述第5组分全部溶于所述第1溶剂中，采用磁力搅拌后再逐步加热到160℃-200℃，然后冷却到室温，将得到的产物分离并干燥，干燥后的产物为处理前的铂-铜-镍三元...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴天元，高翼文，马涛，
申请(专利权)人：苏州氢极能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32