[發明專利]一種電池催化劑

在審

• 申請號: 201811450376.7
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111261880A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳莉芳
• 申請（專利權）人: 余姚市晶鵬光伏發電有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種電池催化劑。利用有機弱酸對碳載體做前處理，操作簡易，減少了處理時間，提高了生產效率；采用間歇微波法，更易于控制反應溫度，重現性好，便于生產的質量控制；使用易揮發有機溶劑洗滌催化劑，降低了干燥溫度，減少了干燥時間，并且有利于催化劑穩定性的提升。本發明方法簡易，所需制備時間較短，并且一次可制備大量催化劑，有利于實現批量生產，降低生產成本。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，具體涉及一種高效、批量生產燃料電池用催化劑的方法。

背景技術

傳統的石化能源面臨著枯竭以及環境污染問題，新能源的發展變得日益迫切。質子交換膜燃料電池作為一種能量轉換裝置，可將燃料如氫氣、甲醇等中的化學能直接轉換成電能，具有能量密度高、效率高、環境友好等特點，是電動汽車的理想動力源，亦被視為未來便攜式電源及固定電站等領域的潛在電源，一直是研究和開發的熱點。

鉑系催化劑是燃料電池中的重要組成部分，但Pt的價格高昂，資源匱乏，還未能找到取代的方法，故而降低Pt的使用量、提高Pt利用率和延長使用壽命均是研究的熱點。而欲將催化劑應用于生產，則還需簡化生產工藝，降低生產成本和提高生產速度，并且生產的質量控制要穩定。

發明內容

本發明的目的是針對現有Pt/C催化劑制備方法工藝復雜，耗時長的缺點，提供一種工藝簡單，生產時間短，易于批量化生產的Pt/C催化劑制備方法。

為了達到本發明的目的，技術方案如下：

一種電池催化劑，其特征在于，包括如下步驟：

將有機弱酸與碳載體在去離子水中混合，弱酸含量為6～12g/L，超聲分散10～20min，然后過濾，得糊狀混合物，加熱至200～400℃，保持20～40min；

將事先配制好的氯鉑酸的乙二醇溶液倒入預處理過的碳載體上，混合液中六水合氯鉑酸的濃度為0.5～5g/L，并加入適量去離子水，然后乳化剪切10～20min，加入NaOH的乙二醇溶液，調節漿液至pH為9～11,，再乳化剪切10～20min；

混合均勻的漿液邊攪拌邊通氮氣20～40min，然后使用間歇微波加熱，微波功率700W～1000W，反應溫度達到110～130℃后停止加熱，自然冷卻至室溫；

冷卻后加入濃鹽酸做沉降劑，調節pH為0～2，沉降10～60min，然后過濾并用有機溶劑洗滌，50℃以下干燥或自然晾干后，得Pt/C催化劑。

優選地，所述的有機弱酸為甲酸、乙酸或檸檬酸中的一種或幾種。

優選地，所述的間歇微波加熱指：微波工作5～20s，歇5～20s，直至反應溫度達預設溫度即停止。

優選地，所述NaOH的乙二醇溶液需事先制備，向NaOH上加入乙二醇溶液，邊超聲邊攪拌，直至溶解完全。

優選地，所述過濾洗滌時用的有機溶劑指乙醇、丙醇或丙酮中的一種或幾種。

優選地，制得的Pt/C催化劑中，鉑載量為20～80wt％。

本發明具有的有益效果：

選用的有機弱酸預處理碳載體，可以在碳載體表面引入含氧基團，有利于Pt粒子在碳表面的緊密結合。而且選用的有機弱酸性質穩定，使用較為安全，另外還易揮發或分解，加熱至200～400℃時不會有殘留雜質，升溫降溫所需時間較短，節省了處理時間，提高了工作效率。

采用間歇微波的加熱方式，避免了連續微波導致的溶液過熱的問題，并且更容易控制反應溫度，保證催化劑生產的質量控制。

采用易揮發有機溶劑洗滌催化劑，使得干燥可以在50℃以內完成，甚至常溫晾干，干燥時間也相應縮短，并且避免了高溫下對催化劑穩定性的不良影響。