一种用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术通过间歇反应釜制备的铂基合金催化剂质量不理想的问题。该超重力反应釜包括控制器、电机、反应釜主体、切割网、搅拌桨和加热装置。其中，反应釜主体采用密闭空心腔体结构，其中心轴线与重力线方向重合，内部上部设有网格均匀分布的切割网，内部底端设有搅拌桨；电机的高速运转输出轴位于该中心轴线上，并伸入反应釜主体内部，依次连接切割网、搅拌桨。将反应前驱体溶液输入至反应釜主体内部后，启动电机、加热装置，控制电机高速运转获得负压将反应前驱体溶液从搅拌桨吸入向上传输至切割网，以将流体切割，生成具有良好质量的铂基合金催化剂。铂基合金催化剂。铂基合金催化剂。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜。

技术介绍

[0002]燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能的能源转化装置。由于电极上的电化学反应较为缓慢，需要通过催化剂加速反应，通常为铂金属。但铂金属价格昂贵，且纯铂的活性较低，使用量较大，导致燃料电池成本较高，一般用铂碳催化剂、铂基合金催化剂来替代。
[0003]铂碳催化剂存在成本高、活性不足的缺点。铂基合金催化剂虽然铂用量少、活性高，但是采用现有的普通搅拌方式很难使反应组分混合均匀，不利于合金结构的形成。
[0004]铂基合金催化剂对活性颗粒的粒径分布、结构一致性等要求较高，在制备过程中需要避免出现传质传热不均匀的现象。目前，一般通过间歇反应釜中通过搅拌的方法混合物料的方式制备，但由于反应温度与反应物浓度局部不均匀，获得的批量化制备的催化剂效果很不理想，导致目前国内催化剂严重依赖国外进口。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本技术实施例旨在提供一种用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜，用以解决现有技术通过间歇反应釜制备的铂基合金催化剂质量不理想的问题。
[0006]一方面，本技术实施例提供了一种用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜，包括电机（1）、反应釜主体（2）、切割网（4）、搅拌桨（5）和加热装置；其中，
[0007]反应釜主体（2）采用顶部设有进料口（3）、底部设有出料口（7）的密闭空心腔体结构，其中心轴线与重力线方向重合，内部上部设有网格均匀分布的切割网（4），内部底端设有搅拌桨（5）；电机（1）的高速运转输出轴位于反应釜主体（2）的中心轴线上，并伸入反应釜主体（2）内部，依次连接切割网（4）、搅拌桨（5）。
[0008]上述技术方案的有益效果如下：提供了一种传质传热比较均匀的制备铂基合金催化剂的超重力反应釜。该超重力反应釜利用负压将反应前驱体溶液的流体从反应釜内部从搅拌桨（5）吸入，传输到反应釜上部，并通过铁丝网将流体切割，加强流体温度与反应物浓度的均一性。该超重力反应釜在微纳粒子合成方面具有较大的优势，在燃料电池铂基合金催化剂的合成中可以提高反应物的均匀性，以及温度的均匀性，非常有利于铂基合金催化剂的大批量制备。通过制备铂基合金催化剂提高催化活性，减少燃料电池的铂用量。通过超重力技术，增强反应过程中的传质传热，提高产物的均一性。
[0009]基于上述装置的进一步改进，该超重力反应釜还包括用于控制反应前驱体溶液从进料口（3）输入至反应釜主体（2）内部后启动电机（1）、加热装置并控制电机（1）高速运转获得负压将反应前驱体溶液从搅拌桨（5）吸入匀速向上传输至切割网（4）以将流体切割直到
铂基合金催化剂溶液合成结束关闭电机（1）、加热装置的控制器。
[0010]进一步，所述加热装置进一步包括内部可注入加热介质的加热套（9）；其中，
[0011]所述加热套（9）设于反应釜主体（2）的外部，一侧的底部设有与加热器的输出端连接的加热介质入口（10），另一侧的顶部设有与加热器的输入端连接的加热介质出口（11）。
[0012]进一步，所述加热介质的温度为100℃
‑
180℃。
[0013]进一步，还包括可控阀门（8）；
[0014]所述可控阀门（8）设于反应釜主体（2）的出料口（7）处，其控制端与控制器的输出端连接。
[0015]进一步，所述切割网（4）的边缘各点与反应釜主体（2）内壁的距离均相等。
[0016]进一步，所述切割网（4）采用多层网状结构；并且，
[0017]每层网状结构的所有网格大小相同，且均匀分布；
[0018]相邻层网状结构的间距均相同。
[0019]进一步，所述反应前驱体溶液为还原性醇类溶剂、含铂化合物、过渡金属化合物、碳粉、碱性溶液的混合溶液。
[0020]进一步，所述含铂化合物包括氯铂酸、乙酰丙酮铂中的至少一种；并且，
[0021]所述过渡金属化合物包括氯化钴、硫酸铜、硝酸钴、硝酸镍中的至少一种；
[0022]所述还原性醇类溶剂包括乙二醇；
[0023]所述碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
[0024]进一步，所述反应前驱体溶液中含铂化合物、过渡金属化合物的摩尔比为0.1~10；并且，
[0025]所述反应前驱体溶液的pH值介于在8~12区间。
[0026]与现有技术相比，本技术至少可实现如下有益效果之一：
[0027]1、利用超重力原理强化前驱体溶液的混合，有利于提高反应过程中的温度均一性和浓度均匀性，从而提升催化剂批量化生产中的一致性。
[0028]2、可用于铂基合金催化剂的制备，能够有效提高催化活性，减少燃料电池的铂用量。由于反应物料的充分混合，利用超重力反应器所制备铂基合金具有较好的合金结构，而不是独立的原子团簇，有利于提高催化剂的活性。
[0029]3、相较于现有间歇搅拌反应釜，超重力反应釜由于较强的混合效果，可以加速反应物的分散程度，可以减少约一半的溶剂。
[0030]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
[0031]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0032]图1示出了实施例1用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜的结构示意图；
[0033]图2示出了实施例2用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜的结构示意图；
[0034]图3示出了实施例2制备的铂钴合金催化剂的XRD图（结构分析图）；
[0035]图4示出了实施例2制备的铂钴合金催化剂的透射电镜图。
[0036]附图标记：
[0037]1‑ꢀ
电机；2
‑ꢀ
反应釜主体；3
‑ꢀ
进料口；4
‑ꢀ
切割网；5
‑ꢀ
搅拌桨；6
‑ꢀ
反应溶液或流体；7
‑
出料口； 8
‑
阀门；9
‑ꢀ
加热套； 10
‑
加热介质入口；11
‑
加热介质出口。
具体实施方式
[0038]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0039]在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜，其特征在于，包括电机（1）、反应釜主体（2）、切割网（4）、搅拌桨（5）和加热装置；其中，反应釜主体（2）采用顶部设有进料口（3）、底部设有出料口（7）的密闭空心腔体结构，其中心轴线与重力线方向重合，内部上部设有网格均匀分布的切割网（4），内部底端设有搅拌桨（5）；电机（1）的高速运转输出轴位于反应釜主体（2）的中心轴线上，并伸入反应釜主体（2）内部，依次连接切割网（4）、搅拌桨（5）。2.根据权利要求1所述的用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜，其特征在于，还包括用于控制反应前驱体溶液从进料口（3）输入至反应釜主体（2）内部后启动电机（1）、加热装置并控制电机（1）高速运转获得负压将反应前驱体溶液从搅拌桨（5）吸入匀速向上传输至切割网（4）以将流体切割直到铂基合金催化剂溶液合成结束关闭电机（1）、加热装置的控制器。3.根据权利要求1或2所述的用于制备铂基合金催化剂的超重力反应釜，其特征在于，所述加热装置进一步包括内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹季冬，方川，李飞强，张国强，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：