[發明專利]自增濕燃料電池復合催化劑及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201110204835.5
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102306810A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 廖世軍;曾巧;曾建皇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;B01J23/46;B01J23/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.自增濕燃料電池復合催化劑，其特征在于所述復合催化劑是在復合載體上擔載貴金屬制備而成，貴金屬與復合載體呈均勻混合態，所述復合載體由保水物質和金屬氧化物共沉積在碳載體上而形成，保水物質、金屬氧化物和碳載體呈均勻混合態；復合催化劑中保水性物質的質量百分含量為2%～9%，金屬氧化物的質量百分含量為0.5%～5%，貴金屬的質量百分含量為10%～45%，余量為碳載體。

2.根據權利要求1所述的自增濕燃料電池復合催化劑，其特征在于所述保水物質為二氧化硅、二氧化鈦或三氧化鎢；所述金屬氧化物為氧化釕或氧化銥；所述貴金屬為鉑、鉑釕或鉑鈀；所述碳載體為XC-72R炭黑或納米碳管。

3.權利要求1或2所述自增濕燃料電池復合催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟：?

（1）將金屬前驅體加到濃鹽酸中，并將其溶解得溶解液，然后將溶解液加入到易揮發有機溶劑中，得到混合溶液；混合溶液中金屬前驅體的質量體積濃度為10g/L～30g/L；

（2）將保水性物質的有機前驅體與易揮發有機溶劑按體積比1:30～1:50混合，得到混合溶液；

（3）將步驟（1）和步驟（2）得到的混合溶液按體積比2:1～20:1混合，得混合液，然后向混合液中加入經氧化處理的碳載體，室溫下攪拌0.5h～3h并超聲0.5h～1h使金屬前驅體和保水性物質的有機前驅體在碳載體上混合均勻，水浴蒸發混合液中的乙醇后，將剩余溶液置于70℃～100℃的真空干燥箱中抽真空干燥5h～8h除去易揮發的有機溶劑，最后于惰性氣體氛圍下在300℃～600℃熱處理3?h～8h，冷卻后即為復合載體；碳載體質量與金屬前驅體和保水性物質的總質量的比為50:3～50:6；

（4）以步驟（3）中制備好的復合載體為載體，采用高壓有機溶膠法制備擔載貴金屬的復合催化劑。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于所述金屬前驅體為RuCl₃·3H₂O?或IrCl₃·nH₂O；所述保水性物質的有機前驅體為正硅酸乙酯、鈦酸正丁酯或硅鎢酸；所述易揮發有機溶劑為乙醇或丙酮。

5.根據權利要求3或4所述的制備方法，其特征在于所述高壓有機溶膠法具體步驟為：

（1）將醇類還原劑、絡合劑、金屬鹽前驅體混合后，攪拌10min～60min，得溶解液；醇類還原劑的體積與絡合劑質量的體積質量比為?0.05ml/mg～0.15ml/mg，所述溶解液中金屬鹽前驅體的質量體積濃度為1g/L～20g/L；所述金屬前驅體為氯鉑酸、氯化釕或氯鉑酸與氯化釕的混合物；?

（2）向溶解液中加入所述復合載體，攪拌12h～48h，得混合溶液；所述復合載體與金屬鹽前驅體的質量比為1:1～2:1；

（3）混合溶液于120℃～160℃反應釜中反應3h～8h，得到混合液；

（4）混合液經酸性物質調節pH值為1～4后，再進行真空抽濾，所得濾餅用蒸餾水洗滌至不能檢測出氯離子，然后濾餅再真空干燥，冷卻即得到復合催化劑。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述醇類還原劑為乙二醇、丙三醇或丙三醇。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述絡合劑為檸檬酸鈉、草酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉或酒石酸鈉。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述酸性物質為質量濃度為5%～10%的硝酸溶液或硫酸溶液。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟（3）所述混合溶液于微波功率為200W～600W的微波反應器中微波反應1min～60min。

10.權利要求1或2所述自增濕燃料電池復合催化劑在燃料電池膜電極中的應用，所述燃料電池膜電極包括陽極、陰極和位于陽極與陰極之間的質子交換膜，其特征在于：將所述復合催化劑噴涂于質子交換膜的兩側；以上述復合催化劑作為陽極催化劑，以商用鉑碳催化劑催化劑或者所述復合催化劑為陰極催化劑。