[發明專利]一種直接制備燃料電池用鉑納米晶核殼催化層的方法

有效

• 申請號: 201611014908.3
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN108110284B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 侯明;洪紹景;邵志剛;衣寶廉
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M4/90;H01M4/92;H01M4/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種直接制備燃料電池用鉑納米晶核殼催化層的方法，其特征在于：

a)制備催化劑漿料：將10-50wt.％Pd/C催化劑、2-10wt.％Nafion溶液和10-12.5wt.％高分子粘結劑溶液混合，超聲1-4h，攪拌12-48h，得到紡絲漿料；Pd/C催化劑、Nafion和高分子粘結劑的質量比為10:3-5:2-4；

b)采用靜電紡絲技術，對漿料進行紡絲，得到Pd/C催化層；

c)在碳紙一側刮涂質量比為10：0.1-3的碳粉和聚四氟乙烯(PTFE)，制備得到氣體擴散層(GDL)；

d)步驟b)得到的催化層采用熱壓法轉印到碳紙的涂有碳粉和PTFE的GDL一側；轉印時的熱壓溫度為140-145℃，熱壓壓力為0.5-2Mpa，熱壓時間為2-4min，最后得到氣體擴散電極；

e)采用脈沖電沉積技術，在三電極體系中沉積鉑納米晶；步驟d)得到的氣體擴散電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，石墨電極作為對電極，氯鉑酸和硫酸溶液作為電解質；脈沖參數如下：電流為5-20mA cm^-2，電流供給時間0.2-1ms，電流斷開時間為1.8-8ms，脈沖電沉積時間為300-3600s；最終制備得到鈀為核、鉑納米晶為殼的Pd/C@Pt核殼催化層。

2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟a)中Pd/C催化劑中Pd擔載量為0.05-0.25mg cm^-2。

3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟a)中的高分子粘結劑為聚合物高分子,所述聚合物高分子為聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯胺(PANI)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一種或二種以上；漿料的溶劑為異丙醇和/或水。

4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟c)中將碳粉和5-20wt.％聚四氟乙烯漿料混合物超聲分散均勻，刮涂到碳紙一側，厚度40-200μm；即制備得到氣體擴散層。

5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟b)中所述的靜電紡絲技術參數為：液體流速為0.5-1.5ml h^-1，針尖距離接收板距離8-15cm，電壓為10-20kV，接收時間為1-4h。

6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟d)中熱壓壓力為0.5-1MPa，時間為2-4min，熱壓溫度為140℃-142℃。

7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟e)中氯鉑酸濃度為5-30mM，硫酸濃度為0.5-2M。

8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟e)中脈沖電沉積的參數如下：電流為10-15mA cm^-2，電流供給時間0.2-0.4ms，電流斷開時間為1.8-4ms；脈沖電沉積時間為600-2000s。