[發明專利]一種穩定型陶瓷基負載燃料電池催化劑及制備方法

在審

• 申請號: 201810965429.2
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109037719A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 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: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種穩定型陶瓷基負載燃料電池催化劑及制備方法，屬于燃料電池催化劑領域。一種穩定型陶瓷基負載燃料電池催化劑的制備方法，具體為：a、將氧化石墨烯微片使用表面活性劑改性，然后與二硼化鋯粉體在酚醛樹脂下混勻，球磨，之后在高溫惰性氣氛下進行熱處理，形成復合材料；b、將得到的復合材料在水中配置為懸濁液，加入六水合氯鉑酸與還原劑，調pH至堿性，加熱回流后，將溶液體系靜置，形成二硼化鋯負載鉑石墨烯的懸濁液；c、將二硼化鋯負載鉑石墨烯的懸濁液過濾、洗滌、干燥，獲得穩定型陶瓷基負載燃料電池催化劑粉體。本發明的穩定型陶瓷基負載燃料電池催化劑工藝簡單，成本較低、電子遷移率高、對雜質氣體的耐受度好。

技術領域

本發明涉及一種穩定型陶瓷基負載燃料電池催化劑及制備方法，屬于燃料電池催化劑領域。

背景技術

燃料電池作為新興綠色能源，在未來具有廣闊的應用空間和發展前景。目前的燃料電池催化劑大多使用貴金屬鉑，載體為碳黑，其對于雜質氣體的耐受度較低，極易被氧氣、一氧化碳等氧化或中毒，其成本高昂，穩定性較差，嚴重阻礙了燃料電池的商業化進程。

石墨烯納米片具有高比表面積和高電導率，作為金屬載體可以充分暴露催化劑的活性位點和提高載流子遷移率，但石墨烯在制備過程中極易出現團聚和堆積，使材料的比表面積降低，影響其催化活性。因此研究一種工藝簡單、耐受性好的復合催化劑具有十分重要的實際意義。

申請號為200910138332.5的中國專利公開了一種以導電陶瓷載金屬為電催化劑的燃料電池膜電極及其制備方法。該膜電極由質子交換膜及其兩邊的催化層三層組成。催化劑層是由導電陶瓷載金屬催化劑和全氟磺酸樹脂所組成的。催化層所用的電催化劑為導電陶瓷載金屬電催化劑，金屬為鉑或鉑合金。該膜電極制備方法是將催化劑、全氟磺酸樹脂乳液及水配制成漿料，后將漿料均勻涂敷在聚四氟薄膜上，再在一定壓力下轉印到質子交換膜的兩側，即得到燃料電池膜電極。利用本發明的燃料電池膜電極可生產低成本和高耐久性的燃料電池，也可用于電動車及便攜式電子設備的電源。

申請號為201510832992.9的中國專利公開了一種具有抗二氧化硫中毒性能的燃料電池催化劑，所述的催化劑為載體負載的金屬催化劑，其中載體是陶瓷、碳材料中的一種或兩種的混合物，混合物中陶瓷的比例為0.01%~99.99%；催化劑中金屬催化劑的質量含量為0.01%~99.99%。本發明的催化劑具有良好的抗二氧化硫中毒性能，能夠提高燃料電池的性能及壽命，具有非常重要的意義。

申請號為200610020006.0的中國專利公開了一種以質子導體修飾導電陶瓷為載體的燃料電池催化劑及制備。其催化劑中的載體為被導質子高聚物所修飾的導電陶瓷。與傳統的碳載體催化劑相比，本催化劑具有以下優點：1)具備良好的導電性能和抗腐蝕性能；2)導電陶瓷表面微孔少，貴金屬微粒可以錨定在載體表面，從而提高催化劑的利用效率；3)導質子高聚物作為粘結劑可提高催化劑金屬微粒與載體導電陶瓷間的結合力；4)導質子高聚物是質子導體，合成的催化劑具有導質子功能。本催化劑的制法是：預先制備導質子高聚物修飾的導電陶瓷載體，然后再在其表面負載催化劑金屬微粒，金屬顆粒平均粒徑2～5nm，分散均勻。將制備的催化劑制成燃料電池芯片CCM，具有較好的電輸出性能。

申請號為201110000141.X的中國專利公開了一種一種以導電陶瓷碳化硼為擔體的燃料電池催化劑及其制備方法。該燃料電池催化劑與傳統的碳擔體催化劑相比，本發明的催化劑采用導電陶瓷碳化硼作為擔體，具有比較高的電化學活性面積、較高的抗一氧化碳中毒能力、較高的抗氧化性能。本發明的催化劑的制備方法是：預先制備穩定的納米鉑或鉑合金膠體，然后將其擔載到碳化硼擔體上，制得以碳化硼為擔體的燃料電池催化劑。將制備的催化劑制成燃料電池MEA，具有較好的電輸出性能和電池穩定性。

上述專利均是金屬載體與碳納米管等其余碳材料復合共同作為載體，沒有解決碳材料在制備過程中極易出現團聚和堆積問題。

發明內容

針對以上缺陷，本發明提出一種穩定型陶瓷基負載燃料電池催化劑及制備方法。