一种用于PEM电解水装置的阴极析氢催化剂及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于PEM电解水装置的阴极析氢催化剂及其应用，属于催化剂技术领域。本发明专利技术提供了一种制备阴极析氢催化剂的方法，采用硬模板法和溶剂热表面氧化及磺酸化处理，以沥青基碳材料作为前驱体合成出了掺杂氮、硫、磷或硼，具有高比表面积、规整介孔孔道结构、高电导率、高导热的有序介孔碳分子筛材料；先采用溶剂热法对掺杂有序介孔碳分子筛材料进行表面氧化处理，再对掺杂有序介孔碳分子筛材料进行表面磺酸化处理，使阴极析氢催化剂表面能够含有丰富

【技术实现步骤摘要】
一种用于PEM电解水装置的阴极析氢催化剂及其应用


[0001]本专利技术涉及一种用于PEM电解水装置的阴极析氢催化剂及其应用，属于电化学催化剂制备


技术介绍

[0002]绿氢是指通过可再生能源发电，再通过电解水获取氢气。电解水制氢是指在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出。电解水制氢目前主要有三种技术路线，即碱性（AWE）电解水制氢、质子交换膜（PEM）电解水制氢以及固体氧化物（SOEC）电解水制氢。与AWE电解水制氢相比，PEM电解水制氢的效率更高、启停更快、响应性更好、产生的氢气更纯，并且，适用于可再生能源发电时的波动性；与SOEC电解水制氢相比，PEM电解水制氢技术具有反应温度更低、技术成熟度高、产氢电流密度高、运行压力高等优点。
[0003]PEM电解水制氢的PEM电解池主要由阳极端板、阴极端板、阴阳极扩散层、阴阳极催化层以及质子交换膜组成。其中，端板的作用是固定电解池组件，并引导电流传递，分配水、气；扩散层起到集流，促进气液传递等作用；催化层是由催化剂、电子传导介质、质子传导介质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备阴极析氢催化剂的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：沥青基碳材料前驱体溶液的制备：将沥青基碳材料、掺杂化合物和溶剂A混合后进行反应，得到沥青基碳材料前驱体溶液；掺杂有序介孔碳分子筛材料的制备：将介孔硅分子筛、沥青基碳材料前驱体溶液、浓硫酸和溶剂B混合后进行反应，得到混合物；将混合物、沥青基碳材料前驱体溶液、浓硫酸和溶剂B混合后进行反应，得到反应产物；将反应产物进行热解，得到热解产物；将热解产物进行模板刻蚀后干燥，得到掺杂有序介孔碳分子筛材料；掺杂有序介孔碳分子筛材料的改性：在掺杂有序介孔碳分子筛材料表面进行溶剂热氧化处理，得到经氧化的掺杂有序介孔碳分子筛材料；在经氧化的掺杂有序介孔碳分子筛材料表面进行磺酸化改性处理，得到经改性的掺杂有序介孔碳分子筛材料；金属的负载：在经改性的掺杂有序介孔碳分子筛材料中负载铂金属，得到阴极析氢催化剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沥青基碳材料前驱体溶液的制备为：将沥青基碳材料、掺杂化合物和溶剂A混合后，超声搅拌0.5~6 h，得到混合物原液A；将混合物原液A以5~20 ℃
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‑1的速度升温至60~180℃后，在60~180℃下反应6~36 h，得到沥青基碳材料前驱体溶液。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述掺杂有序介孔碳分子筛材料的制备为：将介孔硅分子筛、沥青基碳材料前驱体溶液、浓硫酸和溶剂B混合后，超声搅拌20~120 min，得到混合物原液B；将混合物原液B在80~120 ℃下反应2~12 h后，在130~180℃下继续反应2~12 h，得到混合物；将混合物、沥青基碳材料前驱体溶液、浓硫酸和溶剂B混合后，超声搅拌20~120 min，得到混合物原液C；将混合物原液C在80~120 ℃下反应2~12 h后，在130~180℃下继续反应2~12 h，得到反应产物；将反应产物先以2~5 ℃
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‑1的速度升温至400~600 ℃，再以1~3 ℃
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‑1的速度升温至800~1200 ℃后，在氮气的保护下，于800~1200 ℃热解2~8 h，得到热解产物；将...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小夫，沈明忠，王昕，白建明，单小勇，于子龙，
申请(专利权)人：华电重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：