一种质子化钙钛矿阳极添加剂、膜电极的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种质子化钙钛矿添加剂、膜电极及其制备方法和应用，采用固相合成法制备KCa<subgt;2</subgt;Nb<subgt;3</subgt;O<subgt;10</subgt;后进行酸置换，得HCa<subgt;2</subgt;Nb<subgt;3</subgt;O<subgt;10</subgt;即为所述质子化钙钛矿阳极添加剂；将得到的质子化钙钛矿阳极添加剂与Pt/C催化剂混合球磨后，经烘干、研磨得到阳极催化剂，并将阳极催化剂和Nafion溶液以及导电碳分散于醇液中制得阳极浆料，喷涂于电解质膜上后热压得到阳极膜电极。所得阳极添加剂具有亲水性以及优异的质子传导能力，在应用于膜电极时能够提高催化剂的质子传导速率，并能够有效防止电解质果干问题以及阴极水淹现象发生；且具有的亲水性能够促进膜对于水的反扩散，将阴极侧积聚的水反扩散至阳极，通过OER反应生成氢质子以及电子，弥补阳极质子的供给，避免碳腐蚀的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种质子化钙钛矿阳极添加剂、膜电极的制备方法及其应用，属于质子交换膜燃料电池。

技术介绍

1、目前，全球面临着资源紧张、环境污染等状况，氢气作为一种清洁无污染的能源被人们广泛关注并得到了大力发展，人们正逐步向氢经济时代迈进。质子交换膜燃料电池(pemfc)作为一种对环境友好、高效的能源转换技术，与传统能源相比，具有不可比拟的优势。

2、质子交换膜燃料电池使用氢气(h2)和氧气(o2)为燃料，阳极侧氢气分子被氧化为氢质子(h+)和电子，h+通过nafion膜传输到阴极侧，同时，电子通过外电路到达阴极与o2和h+发生氧还原反应生成水，在整个过程当中h+的传递速率尤为重要。h+的传递机理主要包括跃迁机制和车载机制。其中，跃迁机制是指在液态水存在条件下，聚合物支链上的h+从磺酸根(-so3h)上脱离出来，与水结合为水合质子(h3o+)，h+通过氢键的断裂与形成，快速的跳跃到下一个水分子，实现氢质子的传导。车载机制中的h3o+则通过净电吸引和电势差的驱动迁移至阴极，由于浓度差的原因，多余的水分子反扩散回阳极。因此，寻求具有一定亲水性、质子传本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：固相合成法制备KCa2Nb3O10后进行酸置换，得HCa2Nb3O10即为所述质子化钙钛矿阳极添加剂。

2.根据权利要求1所述的质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，KCa2Nb3O10的制备方法为：将K2CO3、CaCO3和Nb2O5混合球磨后，经烘干、煅烧、研磨、复烧得到。

3.根据权利要求2所述的质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，K2CO3、CaCO3和Nb2O5的质量比为(0.5-1.2):(1.5-3):(3-6)。

4.根据权利要求2所述的质子化钙...

【技术特征摘要】

1.一种质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：固相合成法制备kca2nb3o10后进行酸置换，得hca2nb3o10即为所述质子化钙钛矿阳极添加剂。

2.根据权利要求1所述的质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，kca2nb3o10的制备方法为：将k2co3、caco3和nb2o5混合球磨后，经烘干、煅烧、研磨、复烧得到。

3.根据权利要求2所述的质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，k2co3、caco3和nb2o5的质量比为(0.5-1.2):(1.5-3):(3-6)。

4.根据权利要求2所述的质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，球磨的条件为：200-500rpm，0.5-2h；

5.根据权利要求1所述的质子化钙钛矿阳极添加剂的制备方法，其特征在于，kca2nb3o10酸置换的具体方法为：将kca2nb3o10置于hcl中常温浸泡后，经离心、干燥得到。

6.根据权利要求5所述的质子化钙钛矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：周嵬，李永鑫，杨永青，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：