[發明專利]一種燃料電池PtRh-C合金催化劑及其生產方法和應用

在審

• 申請號: 201811603460.8
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109860641A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 劉欣民;郭桂華;胡小彪;葛榮軍;雷一杰;羅斌
• 申請（專利權）人: 武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;B82Y30/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;徐蘇明

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種燃料電池PtRh?C合金催化劑及其生產方法和應用。該方法包括以下步驟：1)合成Pt?Rh納米線；2)將Pt?Rh納米線與炭黑共同溶解于溶劑中，得到混合溶液，再將所述混合溶液依次經過常溫攪拌反應和離心分離，得到初級反應產物；3)向步初步反應產物中加入冰醋酸，并進行攪拌分散，得到中間反應產物；4)將中間反應產物進行加熱保溫，降溫后，得到待純化產物；5)將待純化產物進行純化，得到燃料電池PtRh?C合金催化劑。本發明所提供的燃料電池PtRh?C合金催化劑的生產方法可以得到高負載量的燃料電池PtRh?C合金催化劑。并且，催化劑的負載量高，催化劑性能穩定，延長了實用壽命。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種燃料電池PtRh-C合金催化劑及其生產方法和應用。

背景技術

隨著全球經濟的發展，人類對能源的需求與日俱增。化石能源是人類目前主要的能源來源，而大量化石能源的使用，造成了能源短缺問題及一系列的環境問題。因此，開發清潔能源刻不容緩。近年來，質子交換膜染料電池受到各國科學家們的廣泛關注。它是一種可以直接將化學能轉化為電能的發電裝置，具有功率密度大、能量轉化效率高、綠色環保、結構簡單等優點。其常用的陰極氧還原催化劑為碳裁鉑，其中，金屬鉑的催化活性相對較高，但是碳載鉑的穩定性有待提高，因此，限制了質子交換膜燃料電池的發展。經對現有相關材料的檢索發現，涉及催化劑結構及金屬參雜能顯著提高催化劑的穩定性和催化性能。雖然，現有技術公開了PtRh納米線的合成技術，但是，卻為見以其生產高穩定性的PtRh-C合金催化劑的技術方案。另外，目前燃料電池鉑碳催化劑依賴國外進口，基本被國外壟斷。燃料電池催化劑進口價格高、到貨周期長。資源有限，無法長久滿足燃料電池發展的需要。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種燃料電池PtRh-C合金催化劑及其生產方法和應用。

本發明所提供的技術方案如下：

一種燃料電池PtRh-C合金催化劑的生產方法，包括以下步驟：

1)合成Pt-Rh納米線；

2)將步驟1)得到的Pt-Rh納米線與炭黑共同溶解于溶劑中，得到混合溶液，再將所述混合溶液依次經過常溫攪拌反應和離心分離，得到初級反應產物；

3)向步驟2)得到的所述初步反應產物中加入冰醋酸，并進行攪拌分散，得到中間反應產物；

4)將步驟3)得到的中間反應產物進行加熱保溫，降溫后，得到待純化產物；

5)將步驟4)得到的待純化產物進行純化，得到燃料電池PtRh-C合金催化劑。

基于上述技術方案，可以得到高負載量的燃料電池PtRh-C合金催化劑。并且，催化劑的性能穩定。

以上，常溫為0～25℃。

具體的，Pt-Rh納米線與炭黑的重量比為1～1.1：4。

進一步的，步驟2)中，用正己烷為溶劑溶解納米線和炭黑，Pt-Rh納米線與正己烷的重量比為1～1.1：1～2。

進一步的，步驟3)中，冰醋酸與初步反應產物重量之比為2～3:1。

基于上述技術方案，可以增加PtRh-C合金催化劑中Pt和Rh的負載量。

進一步的，采用冰醋酸，可以改變催化劑的結構，改善其性能，冰醋酸的質量分數為50wt％～70wt％。

進一步的，步驟4)中，加熱保溫的條件為保溫時間1.5～2.5小時，保溫溫度為60～80℃。

基于上述技術方案，可以提升催化劑的催化性能的穩定性。