电池催化剂的制备方法及催化剂制品技术

本申请公开了一种电池催化剂的制备方法及催化剂制品，属于化学化工方法生产催化剂的技术领域。电池催化剂的制备方法包括：将电镀载体作为阴极，石墨喷嘴作为阳极，并利用石墨喷嘴将电解镀液喷射在电镀载体上进行喷射电沉积，获得具有Fe

【技术实现步骤摘要】
电池催化剂的制备方法及催化剂制品


[0001]本申请涉及化学化工方法生产催化剂的
，尤其涉及一种电池催化剂的制备方法及催化剂制品。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种新型的能够将化学能直接转换成电能的装置。由于质子交换膜电池无转动部件的内能消耗,不经过燃烧,能量转化效率不受卡诺循环限制,因此其具有较高的能量转换效率。并且,质子交换膜电池采用清洁能源,如氢气和甲醇等,无硫氧化物和氮化物排放,对环境无危害,环保性高。质子交换膜电池还具有工作条件温和,体积小,重量轻,安全耐用的特点,被广泛用作移动电源,其还是理想的动力电源。
[0003]相关技术中，质子交换膜燃料电池包括两个电极和介于两个电极之间的质子交换膜,电极包括支撑层和覆于支撑层表面的电催化剂。电催化剂的作用在于催化氢气(或含氢重整气)和氧气发生电化学反应。
[0004]但是，现有的质子交换膜燃料电池的电催化剂主要采用静置电沉积方法制备，存在结合力弱的问题，导致电催化剂使用寿命较短。
[0005]申请内容
[0006]本申请的主要目的在于提供一种电池催化剂的制备方法及催化剂制品，旨在解决当前电池催化剂结合力弱的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本申请提供一种电池催化剂的制备方法，所述方法包括：
[0008]将电镀载体作为阴极，石墨喷嘴作为阳极，并利用所述石墨喷嘴将电解镀液喷射在所述电镀载体上进行喷射电沉积，获得具有Fe
‑
Mn
‑
B
‑<br/>P催化剂附着的载体；其中，所述电镀载体为铜板，所述电解镀液包括无水合氯化铁、硫酸锰、硼酸和亚磷酸钠。
[0009]可选地，所述利用所述石墨喷嘴将所述电解镀液喷射在所述电镀载体上进行喷射电沉积之前，所述方法还包括：
[0010]将所述电镀载体浸入第二硫酸溶液中进行恒温加热处理，得到加热处理后的电镀载体；所述第二硫酸溶液的浓度为0.2mol/L～1mol/L，且所述第二硫酸溶液的温度为30℃～80℃；
[0011]将所述加热处理后的电镀载体浸入第四硫酸溶液中进行阳极氧化，以提高所述电镀载体的表面粗糙度，其中，所述第四硫酸溶液的浓度为0.2mol/L～1mol/L。
[0012]可选地，所述恒温加热处理的加热时间为2～8min。
[0013]可选地，所述利用所述石墨喷嘴将电解镀液喷射在所述电镀载体上进行喷射电沉积之前，所述方法还包括：
[0014]将所述电镀载体浸入第一硫酸溶液中进行第一次超声震荡，去除所述电镀载体表面油分；所述第一硫酸溶液的浓度为0.1mol/L～0.8mol/L；
[0015]将去除所述表面油分后的所述电镀载体浸入去离子水进行第二次超声震荡，清洗所述电镀载体表面。
[0016]可选地，所述第一次超声震荡进行1min～10min；所述第二次超声震荡进行5min～20min。
[0017]可选地，所述利用所述石墨喷嘴将电解镀液喷射在所述电镀载体上进行喷射电沉积之前，所述方法还包括：
[0018]将所述电镀载体浸入第二硫酸溶液中进行恒温加热处理，得到加热处理后的电镀载体；所述第二硫酸溶液的浓度为0.2mol/L～1mol/L，且所述第二硫酸溶液的温度为30℃～80℃；
[0019]将所述加热处理后的电镀载体浸入第四硫酸溶液中进行阳极氧化，以提高所述电镀载体的表面粗糙度，其中，所述第四硫酸溶液的浓度为0.2mol/L～1mol/L。
[0020]可选地，所述无水合氯化铁的浓度为0.1mol/L～1mol/L，所述硫酸锰的浓度为0.03mol/L～0.08mol/L；和/或
[0021]所述硼酸的浓度为0.3mol/L～1mol/L，所述亚磷酸钠的浓度为0.2mol/L～1mol/L。
[0022]可选地，所述无水合氯化铁为0.6mol/L，所述硫酸锰浓度为0.06mol/L，所述硼酸浓度为0.7mol/L，所述亚磷酸钠浓度为0.6mol/L。
[0023]可选地，喷射电沉积的工艺参数包括：
[0024]电镀时间为3s～40s，电源电压为2V～8V，镀液喷量为0.4mL/s～2mL/s，所述石墨喷嘴与所述电镀载体间距为3mm～8mm，所述电解镀液的温度为30℃～80℃。
[0025]可选地，所述催化剂制品包括电镀载体和附着在电镀载体上的Fe
‑
Mn
‑
B
‑
P催化剂，其中，所述催化剂制品采用如权利要求1至8任一项所述电池催化剂的制备方法制备得到；
[0026]其中，所述Fe
‑
Mn
‑
B
‑
P催化剂在所述电镀载体上呈纳米球状。
[0027]本申请实施例提出的一种电池催化剂的制备方法，采用铜板作为阴极，石墨喷嘴作为阳极，将无水合氯化铁、硫酸锰、硼酸和亚磷酸钠制成电解镀液，并利用石墨喷嘴将电解镀液喷射在电镀载体上进行喷射电沉积，获得具有Fe
‑
Mn
‑
B
‑
P催化剂附着的载体，完成电池催化剂制品的制备。即本申请通过喷射电沉积法将电解镀液附着到电镀载体上，结合力更强，从而能够具有较长的使用寿命。
[0028]此外，本申请中的电池催化剂在电镀载体上呈纳米球状，从而扩大了反应的电化学活性面积，有效扩大了电池催化剂电化学面积，增加了活性位，进而满足了高效催化的需求。
附图说明
[0029]图1为扫描电子显微镜下的纳米球结构图像；
[0030]图2为实验1的半波电位示意图；
[0031]图3为实验2的半波电位示意图；
[0032]图4为实验3的半波电位示意图；
[0033]图5为实验4的半波电位示意图；
[0034]图6为实验5的半波电位示意图。
[0035]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0036]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0037]由于目前的质子交换膜燃料电池阴极氧还原催化剂稳定性衰减的机理中存在的纳米级催化剂金属粒子中毒、醇类燃料传输受阻及催化剂制备成本高的问题，另外纳米颗粒在碳载体上的迁移、团聚或溶解再沉积。造成催化剂电化学面积的降低，活性位的减少，导致催化效率低下。
[0038]本申请提供的一种电池催化剂的制备方法，采用铜板作为阴极，石墨喷嘴作为阳极，将无水合氯化铁、硫酸锰、硼酸和亚磷酸钠制成电解镀液，并利用石墨喷嘴将电解镀液喷射在电镀载体上进行喷射电沉积，获得具有Fe
‑
Mn
‑
B
‑
P催化剂附着的载体，完成电池催化剂的制备。即本申请通过喷射电沉积法将电解镀液附着到电镀载体上，经过层层叠加得到纳米球结构的电池催化剂，扩大反应的电化学活性面积，结合力更强，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将电镀载体作为阴极，石墨喷嘴作为阳极，并利用所述石墨喷嘴将电解镀液喷射在所述电镀载体上进行喷射电沉积，获得具有Fe
‑
Mn
‑
B
‑
P催化剂附着的载体；其中，所述电镀载体为铜板，所述电解镀液包括无水合氯化铁、硫酸锰、硼酸和亚磷酸钠。2.根据权利要求1所述的电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述利用所述石墨喷嘴将电解镀液喷射在所述电镀载体上进行喷射电沉积之前，所述方法还包括：将所述电镀载体浸入第二硫酸溶液中进行恒温加热处理，得到加热处理后的电镀载体；所述第二硫酸溶液的浓度为0.2mol/L～1mol/L，且所述第二硫酸溶液的温度为30℃～80℃；将所述加热处理后的电镀载体浸入第四硫酸溶液中进行阳极氧化，以提高所述电镀载体的表面粗糙度，其中，所述第四硫酸溶液的浓度为0.2mol/L～1mol/L。3.根据权利要求2所述的电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述恒温加热处理的加热时间为2～8min。4.根据权利要求1所述的电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述利用所述石墨喷嘴将电解镀液喷射在所述电镀载体上进行喷射电沉积之前，所述方法还包括：将所述电镀载体浸入第一硫酸溶液中进行第一次超声震荡，去除所述电镀载体表面油分；所述第一硫酸溶液的浓度为0.1mol/L～0.8mol/L；将去除所述表面油分后的所述电镀载体浸入去离子水进行第二次超声震荡，清洗所述电镀载体表面。5.根据权利要求4所述的电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一次超声震荡进行1min～10min；所述第二次超声震荡进行5min～20min。6.根据权利要求1所述的电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述利用所述石墨喷嘴将电解镀液喷射在所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鹏，李鹏程，文龙，刘国亮，李佳佳，
申请(专利权)人：深圳深科鹏沃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：