一种提高燃料电池催化层内催化剂氧还原活性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高燃料电池催化层内催化剂氧还原活性的方法，属于燃料电池技术领域。本发明专利技术是在催化剂浆料制备过程中，先加入质子化富氮材料与PFSA离聚物相互作用，然后加入催化剂，经过充分地均质、分散后，将催化剂浆料涂覆在质子交换膜上，经干燥处理后，制得高氧还原活性的催化层。采用本发明专利技术制备的质子化富氮材料修饰的催化层能够有效地降低磺酸基团对催化剂的毒化，增加有利于局域氧传输的离聚物非晶区比例，并提高催化层质子电导率，特别适用于低贵金属载量膜电极在高电流密度下的性能提升，具有制备工艺简单有效、成本低廉等优点。此外，质子化富氮材料在催化层中稳定的存在，提升了膜电极的耐久性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于质子交换膜燃料电池，特别涉及一种提高燃料电池催化层内催化剂氧还原活性的方法。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池（pemfc）可将氢气的化学能直接转换为电能，具有清洁高效、快速启动等优点，是一种很有应用潜力的电化学能源转化装置。目前，制约其大规模商业化应用的关键挑战在于如何在低贵金属（pt、pb）使用量的情况下实现良好的性能输出和稳定性。在传统的催化剂浆料制备过程中，起质子传递作用的全氟磺酸（pfsa）离聚物经匀质、分散后充分舒展，并与催化剂表面直接接触。经干燥后形成的催化层中，pfsa离聚物会沉积在催化剂表面，形成纳米级厚度的薄膜层，阻碍氧向催化剂表面的局域传输；此外，其侧链上的磺酸基团（-so3-）会特异性吸附在催化剂活性位点表面，毒化催化剂，引起催化剂质量活性大幅降低。因此，通过阻塞-so3-基团、提高pfsa离聚物氧渗透能力对提高催化层内催化剂氧还原活性的表达，进而降低贵金属催化剂使用量和提高pemfc性能具有重要意义。

2、rolfi等人通过在pfsa基体中引入2,2,4-三氟-5-三氟甲氧基-1,3-二氧戊环（mdo）结本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种提高燃料电池催化层内催化剂氧还原活性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高燃料电池催化层铂基催化剂氧还原活性的方法，其特征在于：步骤1所述的浓酸为浓硝酸、浓硫酸、三氟乙酸、三氟甲酸或浓硝酸和浓硫酸混合液的其中之一。

3.根据权利要求1所述的提高燃料电池催化层铂基催化剂氧还原活性的方法，其特征在于：步骤1所述的富氮材料为含氮碳材料、含氮的共价有机框架材料或含氮的硅石材料的其中之一。

4.根据权利要求1所述的提高燃料电池催化层铂基催化剂氧还原活性的方法，其特征在于：步骤2所述的高挥发性溶液为水、异丙醇、乙醇、丙醇、乙三醇或...

【技术特征摘要】

1.一种提高燃料电池催化层内催化剂氧还原活性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高燃料电池催化层铂基催化剂氧还原活性的方法，其特征在于：步骤1所述的浓酸为浓硝酸、浓硫酸、三氟乙酸、三氟甲酸或浓硝酸和浓硫酸混合液的其中之一。

3.根据权利要求1所述的提高燃料电池催化层铂基催化剂氧还原活性的方法，其特征在于：步骤1所述的富氮材料为含氮碳材料、含氮的共价有机框架材料或含氮的硅石材料的其中之一。

4.根据权利要求1所述的提高燃料电池催化层铂基催化剂氧还原活性的方法，其特征在于：步骤2所述的高挥发性溶液为水、异丙醇、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巨佳，毕文团，何立娟，刘启龙，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：