一种磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层及其制备方法和应用。阳极催化剂层包含铂炭催化剂、离聚物、溶剂、磺化介孔二氧化硅、甲基氢二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和烯丙基磺酸。制备方法包括以下步骤：（1）将包含铂炭催化剂、离聚物、溶剂、磺化介孔二氧化硅、甲基氢二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和烯丙基磺酸的原料在研磨混合机中研磨混合均匀，得到催化剂浆液；（2）将催化剂浆液涂覆于基膜PET或质子交换膜上，分阶段热处理，真空干燥，冷却室温，得到磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢燃料电池，具体涉及一种磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层及其制备方法和应用。

技术介绍

1、氢燃料电池组成中最重要的部分是催化剂。催化剂的催化效率直接确定整个燃料电池的功率；同时催化剂中铂（pt）的用量在整个燃料电池的成本中也占据重要地位。实际上，pt在燃料电池中的分布是不均匀的（8/9的pt/c催化剂分布在燃料电池的正极）。这是因为氢燃料电池中，负极发生hor反应h2→2e-+2h+（两电子转移，快速动力学过程），正极发生orr反应o2+4e-+4h+→2h2o（四电子转移，缓慢动力学过程）。根据理论计算比较该两个反应动力学过程可知，正极orr反应速率比负极hor反应低6个数量级，因此总反应的反应速率取决于正极。而化学反应速率与pt催化剂的用量成正比，所以正极催化剂用量约是负极的8倍。

2、催化剂pt/c是由离聚物粘附在质子交换隔膜（pem）和气体扩散层（gdl）之间。催化剂pt的表面被离聚物所包裹，氧气先渗透过离聚物才能接触到催化剂pt，从而引发orr反应。催化剂层是燃料电池内部发生电化学反应的场所，发生着质子和电子的传本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层，其特征在于，包含铂炭催化剂、离聚物、溶剂、磺化介孔二氧化硅、甲基氢二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和烯丙基磺酸；所述磺化介孔二氧化硅的粒径为50-100nm；所述离聚物为poly（PDD-co-PSVE）和poly（TFE-PDD-PSVE）的一种或组合；所述铂炭催化剂、离聚物、溶剂、磺化介孔二氧化硅、甲基氢二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和烯丙基磺酸的质量比为4-9:10-20: 45-55:2-4:0.5-0.6:0.8-1:1-1.5。

2.如权利要求1所述的磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层，其特征在于，所述铂炭催化剂为碳担...

【技术特征摘要】

1.一种磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层，其特征在于，包含铂炭催化剂、离聚物、溶剂、磺化介孔二氧化硅、甲基氢二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和烯丙基磺酸；所述磺化介孔二氧化硅的粒径为50-100nm；所述离聚物为poly（pdd-co-psve）和poly（tfe-pdd-psve）的一种或组合；所述铂炭催化剂、离聚物、溶剂、磺化介孔二氧化硅、甲基氢二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和烯丙基磺酸的质量比为4-9:10-20: 45-55:2-4:0.5-0.6:0.8-1:1-1.5。

2.如权利要求1所述的磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层，其特征在于，所述铂炭催化剂为碳担载的pt催化剂、碳担载的pt合金催化剂、碳担载的pt单层催化剂的一种或组合。

3.如权利要求1所述的磺化介孔二氧化硅原位改性的阳极催化剂层，其特征在于，所述溶剂为去离子水和醇的组合，所述醇为乙醇、甲醇、异丙醇、正丙醇和正戊醇的一种或组合。

【专利技术属性】
技术研发人员：柏槐基，袁茂文，茹小飞，成之阳，伍晶鑫，张静玮，
申请(专利权)人：江苏科润膜材料有限公司，
类型：发明
国别省市：