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碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子或铂纳米线阵列催化剂、膜电极及制备方法和应用技术

技术编号:42729163 阅读:71 留言:0更新日期:2024-09-13 12:13
本发明专利技术提供碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子或铂纳米线阵列催化剂、膜电极及制备方法和应用。该催化剂包括碳纸基底以及碳纸基底上原位生长的碳纳米管。其中,在碳纳米管上负载有铂纳米粒子或铂纳米线阵列。本发明专利技术以碳纸作为基底通过化学气相沉积法原位生长碳纳米管,然后将制得的碳纸原位生长碳纳米管作为基底通过化学还原法在铂盐溶液中以还原剂还原制备碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子催化剂或铂纳米线催化剂。该催化剂可直接与质子交换膜热压制备膜电极用于燃料电池,较传统方法制备的膜电极具有贵金属催化剂用量少,利用率高,传质阻力小等显著优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池膜电极,且特别涉及一种碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子或铂纳米线阵列催化剂、膜电极及制备方法和应用


技术介绍

1、化石燃料的使用带来了能源危机和环境问题,因此,清洁、不受卡诺循环限制的质子交换膜燃料电池(pemfc)的发展日益受到人们的关注。但是由于氢气不易储存和运输,由甲醇作为氢气的代替燃料的直接甲醇燃料电池(dmfc)被广泛研究。铂(pt)已经被证明是dmfc阳极甲醇氧化(mor)性能最好的催化剂。

2、传统的燃料电池膜电极制备方法如ccs、ccm等虽然制备工艺较为简单成熟,但是仍存在一些缺点。ccs技术在制备时有利于气孔形成,但是催化剂容易渗透进气体扩散层中,导致催化剂的浪费,且催化剂层和质子交换膜之间的结合力也通常较差,界面阻抗大,传质阻力大。ccm法虽然可以有效提高催化剂利用率,大幅度降低膜与催化剂层(cl)之间的质子传递阻力,但是由于ccm方法制备的膜电极组件(mea)的催化层中没有疏水剂,气体通道比较少,因而气、水传输阻力较大,燃料电池运行过程中容易发生水淹现象。


<p>技术实现思本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子或铂纳米线阵列催化剂,其特征在于,包括碳纸基底以及所述碳纸基底上原位生长的碳纳米管,所述碳纳米管上负载有铂纳米粒子或铂纳米线阵列。

2.一种碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子或铂纳米线阵列催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述采用化学气相沉积法在碳纸基底上原位生长碳纳米管以Ti纳米粒子和Ni纳米粒子为催化剂,氩气为惰性气体,氨气为催化剂活性气体,乙烯为碳源,其步骤包括:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述升温的速度为1~1...

【技术特征摘要】

1.一种碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子或铂纳米线阵列催化剂,其特征在于,包括碳纸基底以及所述碳纸基底上原位生长的碳纳米管,所述碳纳米管上负载有铂纳米粒子或铂纳米线阵列。

2.一种碳纸原位生长碳纳米管后负载铂纳米粒子或铂纳米线阵列催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述采用化学气相沉积法在碳纸基底上原位生长碳纳米管以ti纳米粒子和ni纳米粒子为催化剂,氩气为惰性气体,氨气为催化剂活性气体,乙烯为碳源,其步骤包括:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述升温的速度为1~10℃/min,所述氩气的流速为20~200sccm,所述氨气的流速为50~200sccm,所述乙烯的流速为10~100sccm。

5. 根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述三电极体系以铂片为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,所述苯胺的硫酸溶液中,苯胺的摩尔浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄蕊纪睿一甄春花孙世刚
申请(专利权)人:厦门大学
类型:发明
国别省市:

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