本发明专利技术涉及高结晶度炭黑及其制备方法，更具体地，涉及能够用作需要高水平的耐久性的燃料电池催化剂载体、包括二次电池在内的多种电池的导电材料的高结晶度炭黑及其制备方法，更详细地，本发明专利技术提供微晶尺寸Lc为4.0nm以上，比表面积(BET)为50m<supgt;2</supgt;/g～150m<supgt;2</supgt;/g，吸油值(OAN)为150ml/100g以上的高结晶度炭黑及其制备方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高结晶度炭黑及其制备方法，更具体地，涉及能够用作需要高水平的耐久性的燃料电池催化剂载体、包括二次电池在内的多种电池的导电材料的高结晶度炭黑及其制备方法。
技术介绍
1、炭黑是指通过不完全燃烧包含碳氢化合物或碳的化合物获得的非常细微的球形粒子的集合体。炭黑在反应炉中形成一次粒子(primary particle)后，这些一次粒子相互融合形成葡萄串形态的凝集体。另一方面，炭黑的种类大体可以分为乙炔炭黑(acetyleneblack)及炉法炭黑(furnace black)，其中，炉法炭黑具有费用低廉的优点，但与乙炔炭黑想比，却具有难以实现高结晶度的缺点。
2、炭黑根据自身的物性特性给所使用的材料的质量带来影响，其物性特性有结晶度、比表面积、结构、粒子大小等，可以通过多种后处理(post-treat ment)调节炭黑的特性。炭黑在产业用涂料、涂层用组合物、各种印刷品等多种领域中使用，由于可具有电特性，因此还用作导电材料。
3、另一方面，近来随着能源的环保性使燃料电池日益普及，作为碳材料的炭黑广泛用作燃料电池中用于担载燃料电池的催化剂(例如铂催化剂)的催化剂载体。另一方面，在燃料电池电动汽车行驶时，若向燃料电池的负极(anode；也称为“燃料极”或“氢极”)供应的作为染料的氢不足，则负极的电位上升，发生电压显出负值的逆向电压(reverse voltage或reverse potential)现象。由此，用作催化剂载体的炭黑逐渐或急剧被氧化，使电极结构崩溃，从而减少燃料电池的效率及寿命。
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p>4、因此，需要提高针对燃料电池的负极的逆向电压现象的耐久性，为此，需要开发用来提高作为催化剂载体的炭黑的结晶度、纯度、比表面积等物性的技术。
技术实现思路
1、技术问题
2、着眼于上述技术问题，本专利技术的目的在于提供高结晶度及高纯度的炭黑及其制备方法。
3、并且，本专利技术的目的在于提供能够有效制备高结晶度及高纯度的炭黑的制备装置及制备方法。
4、并且，本专利技术的目的在于提供由高结晶度及高纯度的炭黑形成的，尤其显著提高针对逆向电压现象的耐久性的燃料电池负极、包含其的膜电极组件(mea)以及包含上述膜电极组件的燃料电池。
5、技术方案
6、从解决上述技术问题的观点出发，根据本专利技术的一实施方式，可以提供一种微晶尺寸lc为4.0nm以上、比表面积(bet)为50m2/g～150m2/g、吸油值(oan)为150ml/100g以上的高结晶度炭黑。上述高结晶度炭黑通过x射线衍射数据计算的平均晶格空间d-spacing(002)值可以为0.350nm以下。
7、根据本专利技术的再一实施方式，可以提供一种高结晶度炭黑的制备方法，包括：步骤(a)，制备微晶尺寸lc为1.0nm～2.0nm、比表面积(bet)为50m2/g～150m2/g、吸油值(oan)150ml/100g以上的炉法炭黑；以及步骤(b)，在1800℃以上的温度下高温热处理上述炉法炭黑来获得高结晶度炭黑。根据上述制备方法，可以制备微晶尺寸lc为4.0nm以上、比表面积(bet)为50m2/g～150m2/g、吸油值(oan)为150ml/100g以上的高结晶度炭黑。
8、上述步骤(a)的炉法炭黑可以在炭黑制备装置中制备，上述炭黑制备装置包括：(i)至少一个供应部，具有空气供应部及燃料供应部；(ii)反应部，使得通过上述供应部投入的高温燃烧气体流入；(iii)排出部(throat)，从上述反应部延伸而成，直径比上述反应部小；(iv)颈部，从上述排出部延伸而成，直径比上述排出部大；以及(v)套管(casing)，从上述颈部延伸，直径比上述颈部大。上述炭黑制备装置满足下述条件(1)及条件(2)。
9、条件(1)：[(颈部的长度l)/(颈部的直径d)]＞3
10、条件(2)：[(排出部的直径d')/(颈部的直径d)]＜0.6
11、根据本专利技术的还有一实施方式，可以提供一种膜电极组件，包括：电极，包含由微晶尺寸lc为4.0nm以上、比表面积(bet)为50m2/g～150m2/g、吸油值(oan)为150ml/100g以上的高结晶度炭黑形成的催化剂载体及上述催化剂载体中担载的催化剂；以及电解质膜(membrane)。
12、专利技术的效果
13、本专利技术的高结晶度炭黑可以具有很高的结晶度及纯度，可以具有适当的比表面积。
14、在将本专利技术的高结晶度炭黑应用为燃料电池用膜电极组件的催化剂载体的情况下，减少或抑制燃料电池的逆向电压现象，从而可以提高燃料电池的耐久性。
15、根据本专利技术的高结晶度炭黑的制备方法，可以有效制备具有非常高水平的结晶度及纯度的炭黑，在应用本专利技术的炭黑制备装置的情况下，即使将炉法炭黑用作原材料也可以制备高结晶度炭黑。
16、本专利技术的具体效果将同上述效果一起在以下用于实施专利技术的具体事项中加以说明。
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【技术保护点】
1.一种高结晶度炭黑，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
6.一种高结晶度炭黑的制备方法，上述高结晶度炭黑为权利要求1至5中任一项所述的高结晶度炭黑，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的高结晶度炭黑的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的高结晶度炭黑的制备方法，其特征在于，上述步骤(a)的炉法炭黑在炭黑制备装置中制备，上述炭黑制备装置包括：
9.根据权利要求6所述的高结晶度炭黑的制备方法，其特征在于：
10.一种膜电极组件，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种高结晶度炭黑，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的高结晶度炭黑，其特征在于：
6.一种高结晶度炭黑的制备方法，上述高结晶度炭黑为权利要求1至5中任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：朴宰兴，李在锡，
申请(专利权)人：OCI有限公司，
类型：发明
国别省市：
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