[發明專利]一種燃料電池催化劑介孔Pt/C的制備方法

在審

• 申請號: 201910136795.1
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109841857A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 解蒙;段振曉;呂際鵬;劉坤鵬;和誠立
• 申請（專利權）人: 河南豫氫動力有限公司
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發明涉及一種燃料電池催化劑介孔Pt/C的制備方法，包括如下步驟：(1)在催化劑作用下，酚類化合物和甲醛在去離子水中反應，得到酚醛樹脂；(2)將步驟(1)制得的酚醛樹脂與嵌段共聚物混合后加入質子溶劑中，進行反應，煅燒后，制得介孔型碳載體；(3)將步驟(2)制得的介孔型碳載體加入質子溶劑中進行分散后，加入含鉑溶液中，利用堿液將溶液處理至中性，升溫后加入催化劑進行反應，經離心、洗滌、干燥后得到介孔Pt/C催化劑。與現有技術相比，本發明制備方法工藝簡單，后處理方便易行，原料及催化劑價廉易得，安全環保，制備成本較低，收率高，適合批量化生產。

技術領域

本發明涉及一種催化劑的制備方法，尤其是涉及一種燃料電池催化劑介孔Pt/C的制備方法。

背景技術

全球經濟的高速發展，加劇了煤炭、石油等化石燃料的消耗，也導致了環境污染問題的日益凸顯，使得對可持續和可再生能源的需求不斷增加，積極開發高效清潔能源轉換方式和新型存儲設備，是應對未來全球緊張的重要途徑之一。質子交換膜燃料電池(ProtonExchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)作為一種以氫氣為燃料，以氧氣為氧化劑，在催化劑作用下，通過在質子交換膜兩側發生氧化還原反應的電化學發電裝置，具有轉換效率高、燃料易得、環境友好以及出色的穩定性和安全性等優點，被認為是最清潔和高效的新能源發電裝置，近年來備受關注。

但是其壽命低、效率低和成本高的缺陷限制了它的大規模商業化應用。主要原因是鉑基催化劑成本高且催化性能低。因此，開發出低成本、高活性、高穩定性催化劑對推動質子交換膜燃料電池的大規模商業化應用意義重大。

中國專利CN201710467794.6公開了一種高效、批量生產燃料電池用催化劑的方法，使用有機弱酸處理碳載體再經分散、加熱、還原、乳化剪切、調堿、沉降、調酸處理等一系列操作得Pt/C催化劑，工藝復雜且耗時較長。中國專利CN201810884778.1公開了一種高Pt載量的燃料電池用Pt/C催化劑的制備方法，使用高性能碳粉(導電碳黑、超高導電碳黑/black pearls 2000、EC600JD)經1600-2600℃預燒后的碳粉放入含鉑溶液，加入碳酸鈉、甲酸在60-90℃水浴發生還原反應，在80-100℃下干燥后得到催化劑，但其所用載體成本過高，預燒溫度太高，制備過程苛刻，不利于批量化制備。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種燃料電池催化劑介孔Pt/C的制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種燃料電池催化劑介孔Pt/C的制備方法，包括如下步驟：

(1)在催化劑作用下，酚類化合物和甲醛在去離子水中反應，得到酚醛樹脂；

(2)將步驟(1)制得的酚醛樹脂與嵌段共聚物混合后加入質子溶劑中，進行反應，煅燒后，制得介孔型碳載體；

(3)將步驟(2)制得的介孔型碳載體加入質子溶劑中進行分散后，加入含鉑溶液中，利用堿液將溶液處理至中性，升溫后加入催化劑進行反應，經離心、洗滌、干燥后得到介孔Pt/C催化劑。

優選的，步驟(1)中：酚類化合物為苯酚、鄰苯二酚、對苯二酚或苯三酚中的一種。

優選的，步驟(1)中所述催化劑為無機堿。

更優選的，步驟(1)中所述催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀中的一種或幾種。

優選的，步驟(1)中：所述酚類化合物、甲醛和催化劑的摩爾比為1:(1～10):(0.1～0.5)，所述酚類化合物與去離子水的質量比為1:(10～100)。

優選的，反應溫度為20-100℃，反應時間為0.5-10h。