【技术实现步骤摘要】
一种一体化PtCu/纳米碳纤维催化层及其制备方法和在燃料电池中的应用
本专利技术涉及一种燃料电池催化材料，特别涉及一种一体化PtCu/纳米碳纤维催化层材料及利用静电纺丝、脉冲电沉积、置换还原制备一体化PtCu/纳米碳纤维催化层材料的方法，还涉及一体化PtCu/纳米碳纤维催化层材料作为燃料电池催化层的应用；属于燃料电池催化领域。
技术介绍
近年来，随着全球经济的高速发展，日益增长的能源需求将迫使我们开发清洁可持续的新能源，燃料电池领域的发展为可再生能源开辟了新的方向。质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，简称PEMFC)是直接将化学能转化为电能的一种装置，可实现真正意义上的零污染和零排放，相对于现阶段广泛使用的锂离子电池汽车，其加氢时间短，能运用于更长距离的行驶中。美国能源部发布的催化剂在0.9ViR-free(vs.RHE)的质量活性到2025年可达到0.44A·mgPt-1。虽然目前大部分研究都致力于提高氧还原活性，很多催化剂的活性能达到这一要求，但使其应用在催化层上不能...
【技术保护点】
1.一种一体化PtCu/纳米碳纤维催化层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将硼源与高分子碳源溶液混合，得到静电纺丝前驱液；/n2)将静电纺丝前驱液通过静电纺丝，得到纳米高分子纤维膜；/n3)将纳米高分子纤维膜通过热处理，得到纳米碳纤维薄膜；/n4)将纳米碳纤维薄膜浸入铜源溶液中，通过脉冲电沉积方法在纳米碳纤维薄膜表面沉积铜纳米晶，得到铜纳米晶/纳米碳纤维薄膜；/n5)将铜纳米晶/纳米碳纤维薄膜浸入铂源溶液中，通过原位置换方法将Cu纳米晶/纳米碳纤维薄膜中铜纳米晶合金化，得到PtCu合金/纳米碳纤维薄膜；/n6)将PtCu合金/纳米碳纤维薄膜先通过全氟磺酸树脂溶液...
【技术特征摘要】
1.一种一体化PtCu/纳米碳纤维催化层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将硼源与高分子碳源溶液混合，得到静电纺丝前驱液；
2)将静电纺丝前驱液通过静电纺丝，得到纳米高分子纤维膜；
3)将纳米高分子纤维膜通过热处理，得到纳米碳纤维薄膜；
4)将纳米碳纤维薄膜浸入铜源溶液中，通过脉冲电沉积方法在纳米碳纤维薄膜表面沉积铜纳米晶，得到铜纳米晶/纳米碳纤维薄膜；
5)将铜纳米晶/纳米碳纤维薄膜浸入铂源溶液中，通过原位置换方法将Cu纳米晶/纳米碳纤维薄膜中铜纳米晶合金化，得到PtCu合金/纳米碳纤维薄膜；
6)将PtCu合金/纳米碳纤维薄膜先通过全氟磺酸树脂溶液浸润，再与质子交换膜粘连模压固化，即得。
2.根据权利要求1所述的一种一体化PtCu/纳米碳纤维催化层的制备方法，其特征在于：
所述静电纺丝前驱液中硼源质量分数为0.05wt％～2wt％，高分子碳源质量分数为8wt％～14wt％；所述硼源包括硼酸、硼化钛、单质硼、三氯化硼、硼酸三乙酯中至少一种；所述高分子碳源包括PAN、PVP、PVA、沥青中至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种一体化PtCu/纳米碳纤维催化层的制备方法，其特征在于：
所述静电纺丝包括A或B方案：
A方案：将静电纺丝前驱体溶液装入溶液推进装置中，溶液推进装置设置在静电纺丝机上，推进装置前端设置溶液喷头，喷头具有导电性并与直流高压电源的正极相连，在喷头和接地的接收装置间施加恒定的直流电压，从接收装置上得到纳米高分子纤维膜；
B方案：将静电纺丝前驱体溶液放入溶液槽中，导电丝与正极相连，溶液给进装置不断来回将前驱体溶液均匀涂敷在导电丝上，导电丝与接地的走带式接收装置之间施加恒定直流电压，走带式接收装置接收得到纳米高分子纤维膜。
4.根据权利要求3所述的一种一体化PtCu/纳米碳纤维催化层的制备方法，其特征在于：
A方案中，溶液给进装置的金属喷头孔径大小为0.20mm～0.70mm，恒定直流电压为8kV～35kV，喷头与接地的接收装置之间的距离为8cm～20cm，溶液给进装置的推...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁伊丽，李振溱，谢志勇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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