[發(fā)明專(zhuān)利]再生式燃料電池雙功能催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610027286.8
• 申請(qǐng)日: 2006-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101087022A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田丙倫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海攀業(yè)氫能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/90
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/90;H01M4/92;H01M4/88;B01J37/00
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法，尤其涉及一種再生式燃料電池雙功能催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

再生式燃料電池(united?regenerative?fuel?cell)是一種即可電解水又可發(fā)電的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。它作為蓄能系統(tǒng)與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池、Ni-Cd電池等二次電池相比，具有更高的理論比能量及理論比功率，使用中無(wú)自放電，不受放電深度限制，而且腐蝕和污染非常低，是一種很有發(fā)展前途的新型儲(chǔ)能電池。

關(guān)于電解水電池陽(yáng)極的研究比較多，一般多采用在金屬鈦等材料上面涂一層或多層導(dǎo)電催化膜的方法制作電解陽(yáng)極。這種電解陽(yáng)極主要應(yīng)用于堿性電解電池結(jié)構(gòu)中。在堿性電解電池中，電解電池的電流密度一般為0.2A/cm²。作為PEM酸性固體高分子電解電池因其電解內(nèi)阻小，催化劑性能好等特點(diǎn)使其能在更高的電解電流密度下工作。在同樣的電解電壓下，PEM體系的電解電流密度一般在1A/cm²以上，而且體系無(wú)污染。高性能的電解電池陽(yáng)極催化劑對(duì)電解性能的影響比較大。

在申請(qǐng)?zhí)枮镃N85107320的中國(guó)專(zhuān)利中提出了一種特別適合電解電池催化劑的制備方法。專(zhuān)利中給出了一種多孔高表面積復(fù)合導(dǎo)電催化材料，它含有一種多孔預(yù)型基體和后涂的補(bǔ)充催化劑，其特點(diǎn)是該多孔基體含有至少一種鉑系金屬氧化物和至少一種非貴金屬氧化物和催化材料，致密地混合在多孔大表面積結(jié)構(gòu)之中。該專(zhuān)利所述的材料是用做電解電池的陽(yáng)極催化劑。在專(zhuān)利號(hào)為WO2005049199的國(guó)際專(zhuān)利中提出了一種電解催化劑的制備方法，該專(zhuān)利中所述的制備方法主要是在高比表面的納米二氧化硅、二氧化鈦等氧化物表面擔(dān)載IrO₂、RuO₂等電解催化劑來(lái)穩(wěn)定高比表面的IrO₂、RuO₂等顆粒，通過(guò)提高催化劑的顆粒比表面來(lái)提高電池的電解性能。

對(duì)于燃料電池而言，催化劑的制備方法很多，如申請(qǐng)?zhí)枮镃N200310121180.0的中國(guó)專(zhuān)利給出了一種質(zhì)子膜燃料電池陰極電催化劑的制備方法，是利用液相還原將鈀或鈀和鉑等活性組分擔(dān)載到導(dǎo)電的多孔材料載體為活性碳、碳納米管、碳纖維、中孔炭、碳微球、導(dǎo)電高分子上制備而成。中國(guó)專(zhuān)利CN01138909.5提到的一種質(zhì)子交換膜燃料電池電極催化劑的制備方法，是采用二元醇加熱還原的方法將金屬前體沉降到載體上。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N03127432.3的中國(guó)專(zhuān)利提到一種燃料電池催化劑的制備方法，是以第I、V、VI、VII、VIII副族以及第III、IV主族金屬或其混合物或者它們的合金或者金屬與金屬氧化物的混合物為活性組份，以氧化鋁、氧化硅、活性炭、炭黑、納米碳管、碳纖維、分子篩、氧化鈦或氧化鈰為載體，以微波輻射為加熱源，以乙二醇、丙三醇、丁二醇、三乙醇胺、三羥甲基氨基甲烷等二元、三元、四元醇為還原劑及保護(hù)劑，以含第I、V、VI、VII、VIII副族以及第III、IV主族金屬的鹽類(lèi)或其混合物為前體，在微波輻射下，可快速獲得金屬擔(dān)載量為1wt％～99wt％的一、二、三元及多元擔(dān)載型金屬催化劑。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N01144123.2的中國(guó)專(zhuān)利“一種擔(dān)載型貴金屬催化劑”提到的活性組分為金屬Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Ag、Cu或Ni，載體為活性炭、石墨炭、納米碳管、Al₂O₃、SiO₂、分子篩、MgO或TiO₂，將活性組份和堿金屬或堿土金屬以及載體分別分散于溶劑中，按比例混合，加熱溶液，沉降，烘干制備。

對(duì)于再生式燃料電池催化劑的研究比較少，再生式燃料電池的陽(yáng)極催化劑應(yīng)具有溶氧和析氧的雙功能特性，陽(yáng)極催化劑的制備常用機(jī)械混合方法制備。如Ioroi?T.等(J.Power?sources[J]，2003，124：385—389)采用機(jī)械混合Pt粉-Ir粉的方法制備；Swette?L?L等(Proton-exchange?membrane?regenerative?fuel?cells[J].J.Power?Sources，1994，47：343-351)、Hao?liu等(Electrochemical?andSolid-State?Letters，7(3)A56-A59(2004))采用機(jī)械混合Pt黑和IrO₂的方法制備。但上述方法不利于Pt和Ir、IrO₂或者RuO₂的有效結(jié)合，不利于發(fā)揮氧電極催化劑的陽(yáng)極催化性能。