[發明專利]一種基于商業碳載體EC600J的氫氣燃料電池用非貴金屬催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201911018348.2
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110729488B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 范晨堯;馮艷;吳曉燕;姚力;劉芳;馮奇
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司;上海汽車工業（集團）總公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M4/96
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 張柳

本發明提供了一種基于商業碳載體EC600J的氫氣燃料電池用非貴金屬催化劑及其制備方法。本發明通過將包含商業碳載體EC600J的前驅體材料進行混合后，采用一次燒結的方式，得到高氧還原活性的不含貴金屬的催化劑。制備材料資源豐富、價格低廉、制備工藝簡單、所得催化劑性能優良，為替代傳統貴金屬催化劑提供了可能性。結果表明，所得催化劑氧還原活性達到0.85V@1600r，比表面積達到600m²/g。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，具體涉及一種基于商業碳載體EC600J的氫氣燃料電池用非貴金屬催化劑及其制備方法。

背景技術

氫氣作為目前傳統汽油機動力可替代能源，目前受到能源和電化學研究領域重視。氫燃料電池作為目前氫氣動力系統載體，成為國內外整車廠開發重點。氫燃料電池作為交換膜燃料電池的一種，主要是通過將陰極(氧氣側)氧氣進行還原，生成氫氧根，同時將陽極氫氣側進行電化學氧化，產生自由電子移動，提供電能。兩過程均需要催化劑參與，但對電化學反應起到催化作用。其中陰極催化劑用量最大。

目前主要采用的是利用貴金屬(鉑、鈀、銠等)或貴金屬合金作為催化劑。鑒于貴金屬資源有限，且目前市場價格居高不下，開發一種不含貴金屬的氧還原催化劑迫在眉睫，也是各燃料電池開發課題組的主要研究目標。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種基于商業碳載體EC600J的氫氣燃料電池用非貴金屬催化劑及其制備方法，本發明提供的非貴金屬催化劑不含貴金屬，制備材料資源豐富、價格低廉、制備工藝簡單、所得催化劑性能優良。

本發明提供了一種基于商業碳載體EC600J的氫氣燃料電池用非貴金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：

A)將第一部分的亞鐵鹽與EC600J混合，得到混合物；

B)將第二部分的亞鐵鹽與含氮芳香族化合物混合，得到混合物；

C)在保護氣氛條件下，將步驟A)制備得到的混合物以及步驟B)制備得到的混合物混合后進行煅燒，得到煅燒產物；

D)在保護氣氛條件下，將所述煅燒產物進行酸洗和烘干，得到非貴金屬催化劑；

所述第一部分的亞鐵鹽與第二部分的亞鐵鹽選自醋酸亞鐵或醋酸亞鐵氨；

所述含氮芳香族化合物選自鄰二氮雜菲或聚苯二胺。

本發明將亞鐵鹽分成兩部分，其中，第一部分亞鐵鹽與EC600J混合，第二部分亞鐵鹽與含氮芳香族化合物混合。

本發明對上述混合的方法沒有特殊限制，優選為球磨混合。

其中，所述第一部分的亞鐵鹽與第二部分的亞鐵鹽選自醋酸亞鐵或硫酸亞鐵銨，優選為醋酸亞鐵；

所述含氮芳香族化合物選自鄰二氮雜菲或聚苯二胺，優選為鄰二氮雜菲。

所述第一部分的亞鐵鹽與第二部分的亞鐵鹽的質量比為3:1～5:1，優選為3.5:1～4.5:1。

所述第一部分的亞鐵鹽與EC600J的質量比為1:1～2:1。

所述第二部分的亞鐵鹽與含氮芳香族化合物的質量比為1:1～2:1，優選為1.2:1～1.8:1。

接著，在保護氣氛條件下，將上述步驟制備得到的混合物混合后進行煅燒，得到煅燒產物。

其中，所述保護氣氛為氬氣，氬氣純度99.999％，所述保護氣氛的壓強為0.5～2.0bar。

所述煅燒的溫度為900～1150℃，優選為950～1100℃，時間為60～120min，優選為80～100min。

然后，在保護氣氛條件下，將所述煅燒產物進行酸洗和烘干，得到非貴金屬催化劑；