一种燃料电池电极用铂金催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池电极用铂金催化剂及其制备方法，涉及燃料电池领域，其包括载体制备：石墨分散于去离子水中；加入乙醇以及分散剂进行分散，分散完毕加入表面活性剂进行搅拌分散，在分散的状态下加入钛酸正丁酯；加入乙醇、石墨并进行分散，得到载体预混物；对载体预混物进行烘干，得到载体；铂金负载：将载体分散于质量分数为1％

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电极用铂金催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池电极用铂金催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是直接将化学能转化为电能的电化学单元或系统，产物无污染，十分清洁环保。近几年来，燃料电池技术发展迅速，使其成为电网和汽车更具吸引力的能源。其中质子交换膜燃料电池中氢气进入阳极，接触到催化剂发生作用，促进氢分离成氢离子(质子)和电子。电子通过电路进入阴极，氢离子通过膜/电解质进入阴极。氧进入阴极，在催化剂的帮助下，它与氢离子和电子结合形成水，在这过程中产生不可避免的热量损失。质子交换膜燃料电池(PEMFC)的主要组成部分有：质子交换膜/电极组件(MEA)、气体扩散层、双极板。
[0003]现如今，多选用铂金催化剂作为燃料电池的催化剂，但由于铂金催化剂价格高昂无法大量使用，但其使用量影响着催化的效率，同时原有使用的条件下由于接触空间较小，因此整体催化活性不高。
[0004]综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在铂金催化剂应用过程中整体催化活性不高的问题，因此，需要开发或者改进一种燃料电池电极用铂金催化剂及其制备方法。

技术实现思路

[0005]基于此，为了解决铂金催化剂应用过程中整体催化活性不高的问题，本专利技术提供了一种燃料电池电极用铂金催化剂及其制备方法，具体技术方案如下：
[0006]一种燃料电池电极用铂金催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0007]载体制备：
[0008]将占石墨总添加量1/2的石墨分散于去离子水中，然后加入占乙醇总添加量1/2的乙醇以及分散剂进行分散，分散时长为15min
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20min，分散完毕加入占表面活性剂总添加量2/3的表面活性剂进行搅拌分散，分散时长为15min
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20min；
[0009]在分散的状态下加入钛酸正丁酯，分散时长为45min
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50min；
[0010]加入占乙醇总添加量1/2的乙醇、占石墨总添加量1/2的石墨并进行分散，分散时长为20min
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25min，得到载体预混物；
[0011]对载体预混物进行烘干，得到载体；
[0012]铂金负载：
[0013]将载体分散于质量分数为1％
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3％的氯铂酸溶液中，加入占表面活性剂总添加量1/3的表面活性剂后继续进行分散，分散时长为30min
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35min；
[0014]分散完毕后进行过滤，过滤后进行水洗，水洗时长为3min
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4min，得到预处理铂金催化剂，对水洗完毕的预处理铂金催化剂进行烘干、还原处理，得到铂金催化剂。
[0015]进一步地，按照重量份算，所述载体包括以下制备原料：石墨8份
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12份、去离子水28份
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32份、乙醇48份
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52份、分散剂1份
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2份、表面活性剂2份
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4份、钛酸正丁酯4份
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6份；按照重量份算，所述铂金催化剂包括以下制备原料：载体28份
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32份、氯铂酸溶液68份
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72份。
[0016]进一步地，按照重量份算，所述载体包括以下制备原料：石墨12份、去离子水29份、乙醇52份、分散剂1份、表面活性剂2份、钛酸正丁酯4份；按照重量份算，所述铂金催化剂包括以下制备原料：载体32份、氯铂酸溶液68份。
[0017]进一步地，所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮。
[0018]进一步地，所述表面活性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵。
[0019]进一步地，加入钛酸正丁酯的添加方式为滴加加入，其中滴加时长为20min
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25min。
[0020]进一步地，对载体预混物进行烘干的烘干温度为50℃
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60℃，烘干时长为30min
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35min。
[0021]进一步地，对水洗完毕的预处理铂金催化剂进行烘干、还原处理具体为将预处理铂金催化剂加入流化床干燥器中进行烘干、还原处理，预处理铂金催化剂通过流化床干燥器的物料入口投入，流化床干燥器的热风口通入100℃
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150℃的氢气，预处理铂金催化剂通过流化床干燥器进行连续烘干、还原后在出料口进行出料。
[0022]进一步地，所述氢气通入流量为0.5L/s
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1L/s。
[0023]本技术方案还提供了一种根据上述的燃料电池电极用铂金催化剂的制备方法所制备的燃料电池电极用铂金催化剂。
[0024]上述技术方案中，首先通过石墨在乙醇以及去离子水的分散体系中进行分散加入表面活性剂后加入钛酸正丁酯，使钛酸正丁酯附着于石墨的表面，由于钛酸正丁酯的添加量比石墨的添加量少，形成部分包裹的状态，后加入乙醇以及石墨，在钛酸正丁酯预先包裹的状态下再次附着石墨，形成多层折线状结构，烘干后形成石墨
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纳米二氧化钛
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石墨的多层折线状结构，且该层状表面粗糙度较大，增加所形成的载体的比表面积，为后续铂金负载提供多个可附着表面；将载体分散于氯铂酸溶液中并加入表面活性剂进行分散，使氯铂酸负载于载体上，通过烘干、还原处理得到铂金催化剂。该种制备方法简单易于实现，铂金负载于具有较大的比较面积的载体上，使铂金在多个方向上均有分布，减少铂金层叠的状态发生，使用较多铂金催化剂时也较少层叠而影响催化，从而在定量添加的状态下整体达到较高的催化效率，提高整体催化活性，节约成本。
[0025]后续通过流化床干燥器对预处理铂金催化剂进行烘干、还原处理，将加热的氢气作为热风输送至流化床干燥器中同步进行烘干、还原处理，该种干燥以及还原方式易于实现，便于连续化进行，提高生产效率。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的制备工艺流程示意图；
[0027]图2是本专利技术的预处理铂金催化剂的烘干还原工艺流程示意图。
具体实施方式
[0028]为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本
专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0030]本专利技术一实施例中的一种燃料电池电极用铂金催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0031]载体制备：
[0032]将占石墨总添加量1/2的石墨分散于去离子水中，然后加入占乙醇总添加量1/2的乙醇以及分散剂进行分散，分散时长为15min
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2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电极用铂金催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：载体制备：将占石墨总添加量1/2的石墨分散于去离子水中，然后加入占乙醇总添加量1/2的乙醇以及分散剂进行分散，分散时长为15min
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20min，分散完毕加入占表面活性剂总添加量2/3的表面活性剂进行搅拌分散，分散时长为15min
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20min；在分散的状态下加入钛酸正丁酯，分散时长为45min
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50min；加入占乙醇总添加量1/2的乙醇、占石墨总添加量1/2的石墨并进行分散，分散时长为20min
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25min，得到载体预混物；对载体预混物进行烘干，得到载体；铂金负载：将载体分散于质量分数为1％
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3％的氯铂酸溶液中，加入占表面活性剂总添加量1/3的表面活性剂后继续进行分散，分散时长为30min
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35min；分散完毕后进行过滤，过滤后进行水洗，水洗时长为3min
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4min，得到预处理铂金催化剂，对水洗完毕的预处理铂金催化剂进行烘干、还原处理，得到铂金催化剂。2.根据权利要求1所述的燃料电池电极用铂金催化剂的制备方法，其特征在于，按照重量份算，所述载体包括以下制备原料：石墨8份
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12份、去离子水28份
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32份、乙醇48份
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52份、分散剂1份
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2份、表面活性剂2份
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4份、钛酸正丁酯4份
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6份；按照重量份算，所述铂金催化剂包括以下制备原料：载体28份
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32份、氯铂酸溶液68份
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【专利技术属性】
技术研发人员：廖宇翔，李柯，郑泽民，
申请(专利权)人：珞氢新材料科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：