一种含铂催化剂电池电机的制作方法技术

本发明专利技术公开一种含铂催化剂电池电机的制作方法在醇类和水形成的中间溶液中，利用保护剂使铂前驱物形成纳米铂催化剂，再将铂催化剂涂布在高分子膜上，后固定在气体扩散层上形成电池电极。所述保护剂为有机酸、有机酸盐、高分子酸或高分子酸盐。本发明专利技术为应用上述方法制成的的燃料电池不会产生毒化效应和或遮蔽效应，而且上述的涂布溶液可以直接使用电池电极的制作过程中，不需额外移出保护剂的操作步骤，在制作结束后，在高分子膜上，仅需要简单的清洗即可去除残留的保护剂，相比于现有技术，本发明专利技术能符合经济上的效益與产业上的利用性，制成的电池电极的使用寿命长。成的电池电极的使用寿命长。成的电池电极的使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种含铂催化剂电池电机的制作方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种含铂催化剂电池电机的制作方法。

技术介绍

[0002]纳米级金属粒子材料因为在催化剂、吸附剂与感测器领域具有商业化的潜力，吸引了许多学者的注意。因为溶胶
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凝胶法能够简便的借由控制溶液的化学参数改变纳米粒子的形状与大小，近十年来，溶胶凝胶法已成为最主要的制备纳米粒子的方式。Hirai等人发展出利用具有空间位阻的稳定剂，在甲醇溶液还原金属盐类的方法制作金属纳米粒子。Harai等人研究了“铑
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聚乙烯醇
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甲醇
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水”系统的金属纳米粒子的形成机制，也研究了“六氯合铂（IV)酸（H2PtCl6）
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聚乙烯聚吡咯烷酮（PVP）
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甲醇
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水”系统的金属纳米粒子形成机制。Teranishi T.等人研究借由保护剂聚丙烯酸钠（PAA）与PVP，利用氢气和甲醇作为还原剂还原六氯合铂（IV)酸以制备铂胶体。Chen与Akshi借由还原剂乙醇，保护剂聚（N
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乙烯基甲酰胺）、聚（N
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乙烯基乙酰胺）与聚（N
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异丁酰胺）还原六氯合铂（IV)酸以制备纳米粒子。
[0003]然而，上述的各种传统方法都使用了高分子量的稳定剂，这种稳定剂容易造成毒化现象或遮蔽纳米粒子的表面活性，因此，传统方法必须包含一移除步骤用来移除稳定剂，以避免后续制作过程中纳米粒子表面被毒化或者发生其他副反应。现有的移除步骤通常是：高温烧除、高温分解、萃取中一种或几种，这些操作会造成金属纳米粒子聚集，改变材料的性质。有鉴于此，仍需要开发新的纳米粒子制作方式以制造具有高分散度、粒径分布范围集中且稳定不发生聚集的铂催化剂纳米粒子，同时，制作方法要满足简便、成本低廉、简化或者省略移出步骤的需求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出一种含铂催化剂电池电机的制作方法。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现的：一种含铂催化剂电池电机的制作方法，包括：S100，混合醇类及溶剂形成中间溶液；S200，加热中间溶液，并在加热时在中间溶液中加入铂前驱物及保护剂，形成反应溶液；S300，冷却反应溶液，形成带有含铂催化剂的涂布溶液；S400，将所述涂布溶液放置于高分子膜上，之后固定于气体扩散层上形成电池电极；所述保护剂为有机酸、有机酸盐、高分子酸、高分子酸盐中的一种或几种。
[0006]进一步的，步骤S100具体包括：所述溶剂为水，所述醇类为一碳醇至四碳醇，所述醇类的体积分率为所述中间溶液的2%至95%。
[0007]进一步的，步骤S200具体包括：S201，加热所述中间溶液至所述中间溶液的温度大于等于60摄氏度，使所述中间
溶液回流；S202，加热所述反应溶液时间大于15分钟。
[0008]进一步的，所述铂前驱物为氯铂酸、氯铂酸钾、四氯化铂、二氯四氨合铂中的一种或几种。
[0009]进一步的，，所述有机酸为草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、甘醇酸、乳酸或维生素C。
[0010]所述高分子酸为包含溶液形态的磺酸化高分子。
[0011]进一步的，所述保护剂物质的量与所述铂前驱物物质的量的比大于0.3。
[0012]进一步的，步骤S300具体包括：冷却所述反应溶液，至所述反应溶液的温度不大于35摄氏度。
[0013]进一步的，步骤S400具体包括：S401，在所述涂布溶液中加入碳粉；S402，将所述涂布溶液进行过滤、刷涂、喷涂中一种或几种将所述涂布溶液涂布在高分子膜上；S403，一次干燥、清洗、二次干燥高分子膜；S404，将高分子膜固定在气体扩散层上形成电池电极。
[0014]进一步的，步骤S403具体包括：所述一次干燥的干燥温度小于等于90度；清洗时使用的清洗剂为水，清洗时间少于30分钟；所述二次干燥的干燥温度小于等于60度。
[0015]进一步的，步骤S404具体包括：高分子膜以热压的方式固定在气体扩散层上；热压温度不小于70摄氏度；热压压力不小于5kg/cm2。
[0016]本专利技术的有益效果在于：本专利技术为应用上述方法制成的的燃料电池不会产生毒化效应和或遮蔽效应，而且上述的涂布溶液可以直接使用电池电极的制作过程中，不需额外移出保护剂的操作步骤，在制作结束后，在高分子膜上，仅需要简单的清洗即可去除残留的保护剂，相比于现有技术，本专利技术能符合经济上的效益與产业上的利用性，制成的电池电极的使用寿命长。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的工作流程示意图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]请参考图1，本专利技术公开一种含铂催化剂电池电机的制作方法，包括：S100，混合醇类及溶剂形成中间溶液，所述中间溶液用于作为反映环境，以合成纳米铂催化剂。
[0020]S200，加热中间溶液，并在加热时在中间溶液中加入铂前驱物及保护剂，形成反应溶液。在反应溶液中，铂前驱物在保护剂的影响下，反应生成纳米铂催化剂，在本专利技术中，所述保护剂为有机酸、有机酸盐、高分子酸、高分子酸盐中的一种或几种。
[0021]S300，冷却反应溶液，形成带有含铂催化剂的涂布溶液。反应结束后，将所述反应溶液进行冷却后，即可将溶液涂布于高分子膜上，含有纳米铂催化剂即分布在高分子膜上，用于催化燃料电池中的氧化还原反应。
[0022]S400，将所述涂布溶液放置于高分子膜上，之后固定于气体扩散层上形成电池电极。所述气体扩散层便于燃料电池中的燃料或者氧化剂扩散至所述高分子膜上。
[0023]步骤S100具体包括：所述溶剂为水，所述醇类为一碳醇至四碳醇，所述醇类的体积分率为所述中间溶液的2%至95%。在本专利技术的优选的实施例中，醇类的体积分率为4%至90%范围之间，例如，所述醇类为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇或正丁醇。
[0024]步骤S200具体包括：S201，加热所述中间溶液至所述中间溶液的温度大于等于60摄氏度，使所述中间溶液回流；S202，加热所述反应溶液时间大于15分钟。
[0025]步骤S200中，在加热的过程中加入铂前驱物和保护剂，以便形成具有铂
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铂键结的含铂催化剂，其中，铂催化剂纳米粒子的直径小于5纳米，在本专利技术的最佳实施例中，铂催化剂纳米粒子直径范围在2纳米至3纳米之间。在加入铂前驱物和保护剂后，持续加热并开始计时，反应时间需大于15分钟，以使铂前驱物充分反应生成纳米铂催化剂。
[0026]在上述实施例中，所述铂前驱物为氯铂酸（H2PtCl6）、氯铂酸钾（K2PtCl6）、四氯化铂（PtCl4）、二氯四氨合铂（Pt(NH3)4Cl2）中的一种或几种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含铂催化剂电池电机的制作方法，其特征在于，包括：S100，混合醇类及溶剂形成中间溶液；S200，加热中间溶液，并在加热时在中间溶液中加入铂前驱物及保护剂，形成反应溶液；S300，冷却反应溶液，形成带有含铂催化剂的涂布溶液；S400，将所述涂布溶液放置于高分子膜上，之后固定于气体扩散层上形成电池电极；所述保护剂为有机酸、有机酸盐、高分子酸、高分子酸盐中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的含铂催化剂电池电机的制作方法，其特征在于，步骤S100具体包括：所述溶剂为水，所述醇类为一碳醇至四碳醇，所述醇类的体积分率为所述中间溶液的2%至95%。3.根据权利要求1所述的含铂催化剂电池电机的制作方法，其特征在于，步骤S200具体包括：S201，加热所述中间溶液至所述中间溶液的温度大于等于60摄氏度，使所述中间溶液回流；S202，加热所述反应溶液时间大于15分钟。4.根据权利要求1所述的含铂催化剂电池电机的制作方法，其特征在于，所述铂前驱物为氯铂酸、氯铂酸钾、四氯化铂、二氯四氨合铂中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的含铂催化剂电池电机的制作方法，其特征在于，所述有机酸为草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、甘醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑至凯，陈则渊，许日，
申请(专利权)人：百博深圳氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：