[發(fā)明專利]雙功能Pt-IrO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910559444.1
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110416561B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉鋒;王志明;劉鵬;禹航宇;徐超;杜小澤
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/92;H01M8/18;B82Y30/00
• 代理公司: 北京君有知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11630
• 代理人: 夏娟娟

雙功能Pt?IrO₂納米線電催化劑及其制備方法和燃料電池，以氯鉑酸和氯銥酸為前驅(qū)體溶液，通過靜電紡絲方法得到Pt?IrO₂納米線催化劑，降低催化劑載量的同時(shí)有效的增大活性面積。制備過程操作簡單，催化劑中Pt、IrO₂比例可調(diào)節(jié)性好，無需其他添加劑、無泄漏、無腐蝕，制備過程操作簡單、重復(fù)性好，適合規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)，在電解水領(lǐng)域前景廣闊。其制備方法包括以下步驟：(1)制備PVP溶液，(2)將氯鉑酸和氯銥酸加去離子水，形成溶液(3)按一定比例混合氯鉑酸和氯銥酸溶液后加入PVP溶液，磁力攪拌形成紡絲前驅(qū)體。(4)一定條件下靜電紡絲(5)燒結(jié)，得到Pt?IrO₂納米線催化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有氧還原(ORR)和析氧(OER) 雙功能Pt-IrO₂納米線電催化劑及其制備方法以及可再生燃料電池。

背景技術(shù)

隨著社會發(fā)展、能源枯竭以及環(huán)境污染日益嚴(yán)重，可再生能源在能源應(yīng)用中的比例越來越大，但是可再生能源的波動性等問題阻礙人們對它的利用。電解水制氫能夠有效的解決這些問題，氫氣既是一種清潔能源，又可以作為儲能物質(zhì)，加入到可再生能源發(fā)電循環(huán)中。因此電解水制氫具有廣闊的應(yīng)用前景。

一體式可再生燃料電池(URFC)是一種具有兩種工作模式的電池，其既可以作為燃料電池工作又可以作為電解池工作，具有能量密度高，大容量儲存且無自放電等特點(diǎn)。可再生燃料電池的氧電極同時(shí)具備ORR和OER電催化活性，目前，性能最好的ORR催化劑為Pt基催化劑，性能最好的OER催化劑為RuO₂或IrO₂，且商業(yè)Pt/IrO₂一般為兩種催化劑的直接混合，氧電極可逆性差、催化劑載量高。

葉鋒等采用浸漬/煅燒的方法在鈦基底上制備Pt-IrO₂催化劑，但由于納米顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，通常會導(dǎo)致粒度和成分不均勻。Ye F,Li J,Wang X,et al. Electrocatalyticproperties of Ti/Pt–IrO₂anode for oxygen evolution in PEM water electrolysis[J].International Journal of Hydrogen Energy,2010,35(15):8049-8055。孔凡棟等采用多元醇法將Ir沉積到IrO₂納米顆粒后，然后以Ir-IrO₂為支撐制備Pt/Ir-IrO₂,增加催化劑的電子導(dǎo)電性，但I(xiàn)r在催化過程中容易被氧化，進(jìn)而失去其增加導(dǎo)電性的作用。Kong FD,Zhang S,Yin G P,et al.Electrochemical studies of Pt/Ir–IrO2electrocatalystas a bifunctional oxygen electrode[J]. International Journal of HydrogenEnergy,2012,37(1):59-67。

綜上所述，Pt-IrO₂納米顆粒催化劑雖然在催化性能上有了很大提高，但顆粒成分不均，電子導(dǎo)電性差制約其發(fā)展，因此開發(fā)一種高性能雙功能電催化劑 Pt-IrO₂及操作簡單、重復(fù)性好的制備工藝具有重要意義。