[發明專利]一種摻雜金紅石相TiO2燃料電池膜電極及制備方法

有效

• 申請號: 201711474770.X
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108075159B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 陳慶;廖健淞
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M4/88
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• 代理人: 暫無信息

1.一種摻雜金紅石相TiO₂燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，將鈦源、摻雜劑、穩定劑水浴攪拌制成混合液，然后加入助劑進行水熱反應，制得凝膠狀材料，再與催化劑復合熱壓成型，即可制得燃料電池膜電極，制備的具體步驟如下：

（1）將鈦源、摻雜劑、穩定劑按一定的重量份加入攪拌容器中，加熱至一定溫度后，恒溫水浴下攪拌混合一定時間，制得混合液；其中，鈦源45~72重量份、摻雜劑25~50重量份、穩定劑3~5重量份；所述鈦源為TiCl₃溶液，溶液的質量濃度為0.15~0.2%；所述摻雜劑為硫脲類含硫小分子有機物，選用烯丙基硫脲、酰基硫脲、氨基硫脲或縮氨基硫脲中的一種；所述穩定劑為濃鹽酸與濃硫酸的混合液，混合體積比為2:1；

（2）將步驟（1）的混合液轉移至水熱反應釜中，加入助劑，在高溫下進行水熱反應，由于摻雜產生的晶格畸變，生成的二氧化鈦由銳鈦礦相轉變為金紅石相，并被助劑包覆，然后經真空烘干制得凝膠狀材料；所述助劑為雙氧水和二亞芐基山梨醇;

（3）將步驟（2）所得的凝膠狀材料與催化劑按一定的重量份混合并強力攪拌均勻，然后進行復合熱壓成型，冷卻后即可得到高吸附、高催化能力的燃料電池膜電極，其中，凝膠狀材料92~97重量份、催化劑3~8重量份。

2.根據權利要求1所述一種摻雜金紅石相TiO₂燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述水浴溫度為50~60℃，攪拌混合時間為2~3h。

3.根據權利要求1所述一種摻雜金紅石相TiO₂燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于：步驟（2）中， 混合液82~92重量份、雙氧水5~10重量份、二亞芐基山梨醇3~8重量份。

4.根據權利要求1所述一種摻雜金紅石相TiO₂燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于：步驟（2）所述水熱反應的加熱溫度為480~520℃，反應時間為3~6h；所述真空烘干的溫度為75~90℃，時間為20~25h。

5.根據權利要求1所述一種摻雜金紅石相TiO₂燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于：步驟（3）所述催化劑為鉑-釕-碳催化劑或鐵-氮-碳催化劑中的一種。

6.根據權利要求1所述一種摻雜金紅石相TiO₂燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于：步驟（3）所述熱壓成型的溫度為350~480℃，壓力為25~50MPa，冷卻方式為氣流冷卻或循環水冷卻，成型膜厚度為30~200nm。

7.權利要求1～6任一項所述制備方法制備得到的摻雜金紅石相TiO₂的燃料電池膜電極。