一种碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法。首先制备低价钴基催化剂；然后将低价钴基催化剂与季铵化聚合物电解质分散后制备成催化剂墨水；将催化剂墨水成膜后得到催化剂膜；将催化剂膜浸泡于碱性水溶液中进行离子交换，低价钴在离子交换过程中被溶解在溶液中的氧气原位氧化为羟基氧化钴；当在聚合物电解质膜上成膜时得到阴极层；在另一侧制备阳极层得到膜电极，将膜电极组装成燃料电池，即可进行应用。本发明专利技术CoOOH由低价钴与聚合物中的N配位后在离子交换过程中原位生成，合成过程温和，形貌和粒径通过作为前驱体的低价钴基催化剂控制，低价钴基催化剂单独制备，因此形貌、粒径等易于调控；所制得燃料电池性能高，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池领域，涉及一种燃料电池制备技术，具体涉及一种碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法。

技术介绍

1、碱性聚合物电解质燃料电池(apefc)具有能量转化效率高、清洁无污染、噪声低等优点，同时其碱性的工作环境又为非贵金属催化剂的使用提供了可能，近年来受到愈加广泛的关注。在碱性条件下，过渡金属(氢)氧化物具有良好的氧还原反应(orr)活性，是一类非常有潜力的非贵金属催化剂。但是过渡金属(氢)氧化物的导电性一般较差，通常需要将催化剂负载于碳粉上，这无疑会增加催化层的厚度，增大传质阻力；另一方面，即使将催化剂负载于碳粉表面，也只有与碳粉直接接触的小部分区域才具有较高的反应效率，远离碳粉的大部分催化剂区域依然受到低导电性的限制，难以得到有效利用。若能提升催化剂的电导率，则可舍弃催化层中的碳载体，降低催化层厚度，同时提高催化剂利用率。过渡金属(氢)氧化物中，coooh(羟基氧化钴)具有较高的电导率(5s/cm)，且同时具有良好的orr活性，是理想的apefc阴极非贵金属催化剂。然而其合成方法通常较为繁琐，且常规方法合成的催化剂粒径较大，不符合燃料电池应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于：所述低价钴基催化剂为Co4N、Co、Co(OH)2中的任意一种或者几种。

3.根据权利要求1所述碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于：所述季铵化聚合物电解质为季铵化聚芳基哌啶共聚物、季铵化聚砜，季铵化聚醚醚酮，季铵化聚苯醚，季铵化聚降冰片烯中任意一种。

4.根据权利要求2所述碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于：所述低价钴基催化剂为Co4N，Co4N的制备方法如下：

5.根据权利要求4所述...

【技术特征摘要】

1.一种碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于：所述低价钴基催化剂为co4n、co、co(oh)2中的任意一种或者几种。

3.根据权利要求1所述碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于：所述季铵化聚合物电解质为季铵化聚芳基哌啶共聚物、季铵化聚砜，季铵化聚醚醚酮，季铵化聚苯醚，季铵化聚降冰片烯中任意一种。

4.根据权利要求2所述碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法，其特征在于：所述低价钴基催化剂为co4n，co4n的制备方法如下：

5.根据权利要求4所述碱性膜燃料电池钴基阴极的制备方法的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄林，姚昭羽，葛创新，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：