[發明專利]一種空心SiC載體型Ir-Ru催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201711099848.4
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108043437B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 劉少名;劉鋒;田博元;梁丹曦;侯繼彪;趙波
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;全球能源互聯網研究院有限公司;國網山西省電力公司
• 主分類號: B01J27/224
• 分類號: B01J27/224;B01J35/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種空心SiC載體型Ir?Ru催化劑的制備方法，其包括：制備納米碳粉、制備SiOsubgt;2/subgt;包覆的納米碳粉、制備純凈的空心結構的SiC納米球和制備產品。本發明提供的方法，大幅提高了Ir?Ru催化劑利用率，提升了Ir?Ru催化劑的性能和穩定性，提高了催化劑的電化學活性比表面，提高了催化劑利用率，大幅度降低了成本。本發明提供的技術方案采用間歇微波的方式，能很好控制反應溫度，溫升均勻，重復性好。

技術領域

本發明涉及新能源及固體電解質電池技術領域，具體涉及一種固體電解質電解池用空心SiC載體型Ir-Ru催化劑的制備方法。

背景技術

隨著經濟的發展，能源危機日益嚴重，能源問題已成為當今世界面臨的重大難題，新能源材料及其利用方式的重要性日益凸顯。現有的電解水制氫技術主要有三種：堿性水電解(AEC)，固體氧化物水電解(solid?oxide?electrolytic?cells，SOEC)和固體聚合物電解質水電解(SPE)。其中，SPE水電解器以其體積小、效率高、生成氫氣純度高，可在高電流密度下長期運行等優點被認為是最有前景的電解水制氫技術。該技術起源于美國通用電氣公司為空間計劃開發的質子交換膜燃料電池。SPE電解槽主要是由兩電極和聚合物薄膜組成，具有質子交換能力的聚合物膜通常與電極催化劑成一體化結構。在這種結構中，采用多孔氣體擴散電極作為析氫電極和析氧電極，電極緊貼于質子交換膜兩側表面。質子交換膜屬全氟磺酸膜類型，包含有SO₃H基團，水分子在陽極被分解為氧和H⁺，而SO₃H很容易分解成SO₃^-和H⁺，H⁺和水分子結合成H₃O⁺，在電場作用下穿過薄膜到達陰極并化合為氫。SPE電解槽不需電解液，只需純水，比堿性電解槽安全和可靠。使用SPE作為電解質具有化學穩定性、高的質子傳導性和良好的氣體分離性等優點。由于較高的質子傳導性，SPE電解槽可以工作在較高的電流下，從而增大了電解效率。并且由于SPE膜較薄，減小了歐姆損失，也提高了系統的效率。現有的SPE電解槽的效率可以達到85％或以上。

但是，由于SPE電解質具有強酸性(PH值相當于10％H2SO4溶液)，催化劑通常采用析氫與析氧過電勢小而且強耐腐蝕能力的鉑族貴金屬或其氧化物，SPE電解槽目前還難以投入大規模的使用。另外，對于面向光電、風電電解制氫的SPE電解池技術而言，研制電解池本身就應該考慮使用太陽能、風能直接供電的工作狀況，而不是考慮使用市售交流電供電，必須考慮新能源的不穩定性。在不穩定的電解電壓下，SPE電解池催化劑會加速老化，失去活性，這對于SPE電解池的催化劑耐久性提出了更高的要求。

基于降低SPE電解池成本和提高耐久性的目標，針對現有SPE電解池析氧催化劑技術不足，本發明提供了一種空心SiC載體型Ir-Ru催化劑的制備方法。采用空心SiC球作為Ir-Ru的載體，提高Ir-Ru的分散度，提高利用率，進而降低成本；同時SiC由于化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，能在強酸性的SPE電解環境中長期穩定，抑制Ir-Ru催化劑的流失，提高SPE電解池的耐久性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種同時具有電子傳導能力和質子傳導能力的Pt/C催化劑的制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了采用下述技術方案：

一種空心SiC載體型Ir-Ru催化劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)制備納米碳粉；

(2)制備SiO2包覆的納米碳粉；

(3)制備純凈的空心結構的SiC納米球；

(4)制備產品。

優選的，所述步驟(1)包括如下步驟：