燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池。燃料电池阴极催化剂的制备方法包括如下步骤：将碳载体与保护剂的水溶液混合均匀，之后沉积铂合金纳米颗粒，得到沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体；其中，铂合金纳米颗粒包括铂和至少一种3d过渡金属；对沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体依次进行第一次热处理、酸处理以及第二次热处理，得到燃料电池阴极催化剂；其中，第一次热处理的温度为500℃～1000℃，时间为2h～10h；第二次热处理的温度为100℃～300℃，时间为2h～10h。经试验发现，本发明专利技术的上述燃料电池阴极催化剂的制备方法得到的燃料电池阴极催化剂中，铂合金纳米颗粒在碳载体上分散均匀，且燃料电池阴极催化剂的催化活性较好，有利于应用。

Fuel cell cathode catalyst and its preparation method, membrane electrode and fuel cell

【技术实现步骤摘要】
燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池
本专利技术涉及燃料电池
，特别是涉及一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC，protonexchangemembranefuelcell)是一种燃料电池，通过氢气冷燃烧将化学能转化为电能，水是唯一排放物。PEMFC是氢能经济的核心，其阴极氧还原反应的过电势较高，需要贵金属铂催化剂，从而实现氢能的高效利用。降低阴极催化剂的铂用量是实现PEMFC大规模商业应用的关键，铂与3d过渡金属的合金化已被证明是减少铂用量的有效手段。传统的燃料电池阴极催化剂的制备方法中，将铂合金纳米颗粒沉积于碳载体上。然而，传统的制备方法中，铂合金在碳载体上的分布不均匀，导致催化剂的性能不佳，限制了这种催化剂的应用。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何提高催化剂的催化活性的问题，提供一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池。一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，包括如下步骤：将碳载体与保护剂的水溶液混合均匀，之后沉积铂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将碳载体与保护剂的水溶液混合均匀，之后沉积铂合金纳米颗粒，得到沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体；其中，所述铂合金纳米颗粒包括铂和至少一种3d过渡金属；以及/n对所述沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体依次进行第一次热处理、酸处理以及第二次热处理，得到燃料电池阴极催化剂；/n其中，第一次热处理的温度为500℃～1000℃，时间为2h～10h；第二次热处理的温度为100℃～300℃，时间为2h～10h。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将碳载体与保护剂的水溶液混合均匀，之后沉积铂合金纳米颗粒，得到沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体；其中，所述铂合金纳米颗粒包括铂和至少一种3d过渡金属；以及
对所述沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体依次进行第一次热处理、酸处理以及第二次热处理，得到燃料电池阴极催化剂；
其中，第一次热处理的温度为500℃～1000℃，时间为2h～10h；第二次热处理的温度为100℃～300℃，时间为2h～10h。


2.根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述保护剂为乙酸钠或者十六烷基三甲基溴化铵。


3.根据权利要求1或2所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，沉积铂合金纳米颗粒的操作中，溶液中的金属离子与所述保护剂的摩尔比为0.05～1.5。


4.根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述铂合金纳米颗粒包括铂合金核和包裹在所述铂合金核表面的铂壳；
所述铂壳的厚度为0.5nm～1.5nm；
所述铂合金核占所述铂合金纳米颗粒的质量分数为40％～75％；
优选地，铂合金纳米颗粒选自铂钴合金纳米颗粒、铂镍合金纳米颗粒和铂铁合金纳米颗粒中的至少一种；
优选地，所述铂合金纳米颗粒占所述燃料电池阴极催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：高正飞，王中奇，史曦伶，王恒，
申请(专利权)人：苏州天际创新纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32