流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，具体涉及氢燃料电堆技术领域，包括：进气系统和反应流场，进气系统与反应流场连接；进气系统用于通过气体将催化剂带入反应流场；气体包括载气和还原气体；反应流场为交趾流场，交趾流场中具有若干个流场道，气体携带催化剂曲折通过若干个流场道；催化剂在流场道中与还原气体反应。本发明专利技术通过气体和催化剂在交趾流场中的若干个流场道中曲折流动，增加了气体与催化剂的反应时间，提高了铂钌合金催化剂Pt晶面转化效率。金催化剂Pt晶面转化效率。金催化剂Pt晶面转化效率。

【技术实现步骤摘要】
流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器


[0001]本专利技术涉及氢燃料电堆
，特别是涉及一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器。

技术介绍

[0002]氢燃料电堆中最核心的部件是膜电极，膜电极中最核心的部件是催化剂，开发电堆中阳极耐CO毒化和低铂(Pt)载量催化剂，是目前研究的核心。一种有效的策略是将铂(Pt)与钌(Ru)原子混合，以制备铂钌合金催化剂。但是，铂钌合金催化剂中的钌(Ru)原子在酸性环境下会发生渗透和流失，从而导致电池性能显著下降。现有技术中的解决策略是制备结构有序和具有高催化活性晶面的铂钌合金催化剂，通常采用管式炉作为反应场所来制备催化剂，将催化剂放入坩埚中之后，再将坩埚放入管式炉中，然后通入气体，但管式炉中气体直接从铂钌合金催化剂表层吹过，导致气体和催化剂反应的时间短，从而造成只有表层的Pt发生晶面转化，而内部的Pt不会发生晶面转化，造成整体的Pt晶面转化效率低。
[0003]因此，本领域亟需一种能够显著提高Pt晶面转化效率的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，解决了现有技术中管式炉中气体直接从铂钌合金催化剂表层吹过，气体和催化剂的反应时间短，只有表层的Pt发生晶面转化，而内部的Pt不会发生晶面转化，造成整体的Pt晶面转化效率低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，包括：
[0007]进气系统和反应流场，所述进气系统与所述反应流场的进气口连接。
[0008]所述进气系统用于通过气体将催化剂带入所述反应流场；所述气体包括载气和还原气体；所述催化剂为铂钌合金催化剂。
[0009]所述反应流场为交趾流场，所述交趾流场中具有若干个流场道，所述气体携带所述催化剂曲折通过若干个所述流场道；所述催化剂在所述流场道中与所述还原气体反应。
[0010]可选的，所述进气系统包括：真空泵，与所述反应流场的出气口连接，用于为反应流场中的气体提供动力。
[0011]可选的，所述反应器还包括：催化剂收集装置，与所述真空泵的出气口连接，用于收集所述反应流场中的催化剂。
[0012]可选的，所述反应流场为石墨材质；所述反应流场包括若干个流场道；所述反应流场还包括加热元件，所述加热元件用于加热所述流场道。
[0013]可选的，所述反应器还包括：进气阀。
[0014]可选的，所述进气阀设置于反应流场的进气口，用于通过调节所述进气阀，使氢燃料电堆催化剂匀速地通过所述反应流场。
[0015]可选的，所述反应流场的流场壁厚度为0.6mm
‑
1mm。
[0016]可选的，所述载气为氩气；所述还原气体为氢气。
[0017]所述氩气和所述氢气混合后将所述催化剂带入所述反应流场。
[0018]可选的，所述氢气和氩气的比例为3:7。
[0019]本专利技术利用气体在管道中流动的特性，增加了催化剂表面与气体接触的面积，提高了催化剂晶面转化和结构有序化的效率，使反应气体在流场中停留的时间增加，节约了成本。
[0020]一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整方法，包括以下步骤：
[0021]通过气体将铂钌合金催化剂带入反应流场中；
[0022]使所述铂钌合金催化剂在所述反应流场中曲折通过；
[0023]将所述反应流场加热至预设温度；
[0024]收集所述反应流场中的铂钌合金催化剂。
[0025]可选的，所述预设温度为800℃。
[0026]根据本专利技术提供的具体实施例，公开了以下技术效果：
[0027]本专利技术提供了一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，包括进气系统和反应流场，进气系统与反应流场连接；进气系统用于通过气体将催化剂带入反应流场；反应流场为交趾流场，是催化剂发生高温重组的场所；交趾流场中具有若干个流场道，气体携带催化剂曲折通过若干个反应流场道，催化剂在流场道中与还原气体反应。本专利技术通过气体和催化剂在交趾流场中的若干个流场道中曲折流动，从而增加了气体与催化剂的反应时间，有效提高了Pt晶面的转化效率，解决了现有技术中管式炉中气体仅从铂钌合金催化剂表层吹过，只有表层的Pt发生晶面转化，而内部的Pt不会发生晶面转化，造成整体的Pt晶面转化效率低的问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为流场式燃料电池催化剂结构调整反应器示意图。
[0030]图2为流场式氢燃料电堆催化剂结构调整方法流程图。
[0031]1‑
反应流场，2
‑
真空泵，3
‑
收集装置，4
‑
氢气瓶，5
‑
氩气瓶。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术的目的是提供能够提高铂钌合金催化剂Pt晶面转化效率的流场式氢燃料电池催化剂结构调整反应器。
[0034]在制备结构有序和具有高催化活性晶面的催化剂时，由于规则的异质原子键的强度增加，有序金属间纳米晶体具有更高的化学和结构稳定性，与无序合金相比，有序合金存在规则的活性位点和强大的电子效应，可提高氢气氧化反应(HOR)活性。在高温下铂钌合金催化剂，退火处理一定时间，Ru核从无定型态向晶体结构转变，有序性提高。在高温下退火处理氢燃料电堆铂钌合金催化剂，在高温下Pt低氢氧化活性的晶面向高氢氧化活性的晶面转化。在传统的采用管炉式实现上述转变时，管式炉中气体直接从催化剂表层吹过，气体和催化剂反应的时间短，只有表层的Pt发生晶面转化，而内部的Pt不会发生晶面转化，造成整体的Pt晶面转化效率低。
[0035]本专利技术的目的是提供一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，解决了现有技术中管式炉中气体直接从铂钌合金催化剂表层吹过，气体和催化剂的反应时间短，只有表层的Pt发生晶面转化，而内部的Pt不会发生晶面转化，造成整体的Pt晶面转化效率低的问题。
[0036]基于以上对现有技术的分析，本专利技术实施例提供了以下技术方案：
[0037]实施例1：
[0038]本实施例提供了一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，参见图1，包括：进气系统和反应流场1，进气系统与反应流场1的进气口连接。
[0039]其中，进气系统用于通过气体将催化剂带入反应流场。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，其特征在于，包括：进气系统和反应流场，所述进气系统与所述反应流场的进气口连接；所述进气系统用于通过气体将催化剂带入所述反应流场；所述气体包括载气和还原气体；所述催化剂为铂钌合金催化剂；所述反应流场为交趾流场，所述交趾流场中具有若干个流场道，所述气体携带所述催化剂曲折通过若干个所述流场道；所述催化剂在所述流场道中与所述还原气体反应。2.根据权利要求1所述的流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，其特征在于，所述进气系统包括：真空泵，与所述反应流场的出气口连接，用于为反应流场中的气体提供动力。3.根据权利要求2所述的流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，其特征在于，还包括：催化剂收集装置，与所述真空泵的出气口连接，用于收集所述反应流场中的催化剂。4.根据权利要求1所述的流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，其特征在于，所述反应流场为石墨材质；所述反应流场包括若干个流场道；所述反应流场还包括加热元件，所述加热元件用于加热所述流场道。5.根据权利要求1所述的流场式氢燃料电堆催化剂结构调整反应器，其特征在于，所述反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢佳平，朱维，尚子奇，沈军，
申请(专利权)人：海卓动力北京能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：