[發明專利]一種直接甲醇燃料電池陽極催化劑及制備方法

有效

• 申請號: 201710402958.7
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107359356B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 鞠劍峰;吳錦明;石玉軍;徐超杰;鞠一逸;包凱林;吳松泉;王哲;余立玉
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/92;H01M4/88;B82Y30/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂

本發明涉及燃料電池領域，尤其涉及一種直接甲醇燃料電池陽極催化劑及制備方法。陽極催化劑由C包覆的多孔納米空心TiO₂(C@TiO₂)表面負載RuNi納米合金(RuNi/C@TiO₂)后包覆高導電性的多孔海綿狀聚合物聚苯胺?聚(2?丙烯酰胺?2甲基丙磺酸)組成；C@TiO₂的質量含量為RuNi/C@TiO₂的97～99％，RuNi納米合金的質量含量之和為RuNi/C@TiO₂的3～1％；RuNi合金中Ru和Ni的摩爾比n_Ru:n_Ni為7:3～3:7；聚合物中苯胺與2?丙烯酰胺?2甲基丙磺酸的摩爾比為2:1，苯胺與TiO₂的摩爾比為3～1:1。并且詳細闡述了上述陽極催化劑的制備方法。本發明的陽極催化劑可降低直接甲醇燃料電池催化劑成本，提高其穩定性、對甲醇的催化活性和抗CO毒化能力。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，尤其涉及一種直接甲醇燃料電池陽極催化劑及制備方法。

背景技術

直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)具有能耗少、能量密度高、甲醇來源豐富、價格便宜、系統簡單、運行便捷和噪聲低等優點，被認為是未來汽車動力和其它交通工具最有希望的化學電源，引起人們的廣泛關注。DMFC最關鍵的材料之一是電極催化劑，它直接影響電池的性能、穩定性、使用壽命及制造成本。貴金屬Pt在低溫條件下(小于80℃)具有優異的催化性能，目前DMFC的電極催化劑均以Pt為主要成分，其中PtRu催化劑比純Pt具有更強的抗CO中毒性能和更高的催化活性，被認為是目前DMFC最佳的催化劑，但是由于其價格昂貴、Ru易溶等缺陷，在DMFC中的利用率還達不到商業化的要求。人們進行了大量研究制備多元復合催化劑以提高其催化活性，提高抗CO毒化能力。如有報道制備了PtRuTiO_X/C和Au/TiO₂PtRu催化劑，TiO₂復合可以減少催化劑中貴金屬Pt的用量，提高催化性能和抗CO毒化能力，但這些催化劑中貴金屬Pt的用量仍然很高，且催化劑以C為載體，C載體在實際應用過程中易氧化，影響催化劑的穩定性和電池的性能。高導電性的多孔海綿狀聚合物聚苯胺-聚(2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸)包覆RuNi/C@TiO₂的催化劑還未見報道。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明的目的在于提供一種可降低直接甲醇燃料電池催化劑成本，提高其穩定性、對甲醇的催化活性和抗CO毒化能力的直接甲醇燃料電池非鉑陽極催化劑及制備方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種直接甲醇燃料電池陽極催化劑，其特征在于：所述陽極催化劑由C包覆的多孔納米空心TiO₂表面負載RuNi納米合金后包覆高導電性的多孔海綿狀聚合物聚苯胺-聚(2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸)組成；

所述C包覆的多孔納米空心TiO₂表示為C@TiO₂，所述C包覆的多孔納米空心TiO₂表面負載RuNi納米合金表示為RuNi/C@TiO₂；

所述C@TiO₂的質量含量為RuNi/C@TiO₂的97～99％；

RuNi納米合金的質量含量之和為RuNi/C@TiO₂的3～1％；

RuNi合金中Ru和Ni的摩爾比n_Ru:n_Ni為7:3～3:7；

聚合物中苯胺與2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸的摩爾比為2:1；

苯胺與TiO₂的摩爾比為3～1:1。

進一步地，所述C為納米C。