一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法。其技术方案是：在反应釜内加入氯化铜，加热；往反应釜内加入易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热保温进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。有益效果是：通过该种方法可以制造出直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品，使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体，具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法
本专利技术涉及一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料，特别涉及一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法。
技术介绍
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高;另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。直接醇类燃料电池无须中间转化装置，因而系统结构简单,体积能量密度高,还具有起动时间短、负载响应特性佳、运行可靠性高,在较大的温度范围内都能正常工作,燃料补充方便等优点。其中，直接醇类燃料电池阴极支撑体材料属于高新技术产品，主要用于直接醇类燃料电池中作阴极支撑体材料，其制造技术要求高，现有技术难以满足市场大规模的需求。中国专利文献公开号101546832B，专利名称为《直接醇类燃料电池异型多孔阴极支撑体材料》，由中间相碳微球粉末、石墨粉末及氧化锌、氧化钙、碳酸氨、碳酸钙、氧化镁或二氧化硅混合后，采用凝胶注模或模压成型，再在经埋碳烧结制成产品。用本专利技术获得的直接醇类燃料电池异型多孔阴极支撑体制作异型直接醇类燃料电池，重量轻、体积小，可以存储燃料，便于携带。但是其制作仍然不能满足现有市场需要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法，通过该种方法制造出直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品，大幅度地降低制备成本，有较高的性价比，与国内外产品相比具有较强的市场竞争力。本专利技术提到的一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法，其技术方案是包括以下过程：采用聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；在反应釜内加入氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；往反应釜内加入的5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5-6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。本专利技术提到的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法，包括以下较详细的工艺过程：第一，采用聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；第二，在反应釜内加入氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；第三，往反应釜内加入5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5-6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；第四，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中，将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度40-50℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出5-30um的物料；第五，分级所得5-30um的物料用一定比例的包覆剂包覆，再采用300℃温度将包覆剂在石墨化炭表面交联，形成包覆壳，通过包覆剂包覆石墨化炭使得石墨化炭在充放电过程中结构更加稳定，不易粉化，充放电循环稳定性更好；第六，包覆后的石墨化炭经700℃炭化、2800℃高温石墨化、分级后制得粒度分布均匀，机械强度高，耐温性能好的石墨化炭，是一种优良的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料。优选是，上述的包覆剂采用正己烷、萘中的一种或两种。优选是，上述的包覆剂与物料的质量比为1：100。本专利技术的有益效果是：采用聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭。在反应釜内加入氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状。往反应釜内加入5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5-6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中，通过该种方法可以制造出直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品，使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体孔隙率41.2%,电阻率0.0223Ω.cm,抗折强度6.52MPa,抗压强度17.26MPa,具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1，本专利技术提到的一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法，该产品制备方法具体如下：称取900公斤聚氯乙烯为原料打入聚合釜内，打开搅拌电机，搅拌速率160-180r/min，在氮气保护下按10-15℃/min升温速率加热至400-420℃，恒温2-3小时进行热解，对应的HCl脱出。之后，在氮气保护下按8-10℃/min升温速率加热至700℃，恒温3-3.5小时进行炭化，该过程是环化及芳构化过程，同时伴随着乙烯、丁烯、乙烷、苯等小分子的释放，成为沥青状熔体，经历中间相阶段，形成易石墨化炭。制得的易石墨化炭采用粉碎分级机粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭。在反应釜内加入500公斤的氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状。往反应釜内加入100公斤的5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5-6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，在采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温的抽滤釜内将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法，其特征是包括以下过程：/n采用聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；在反应釜内加入氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；往反应釜内加入5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5-6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。/n

【技术特征摘要】
1.一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法，其特征是包括以下过程：
采用聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；在反应釜内加入氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；往反应釜内加入5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5-6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。


2.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法，其特征是包括以下较详细的工艺过程：
第一，采用聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；
第二，在反应釜内加入氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；
第三，往反应釜内加入5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5-6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭萌，代晓东，
申请(专利权)人：东营联润信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37