[發明專利]一種燃料電池非貴金屬氧還原催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010185838.8
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111430733B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 李曉琳;楊敏;朱星燁;季文姣;倪蕾蕾
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;劉奉麗

1.一種適用于酸性體系的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：

（1）將碳納米管和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液，與六水合硝酸鋅、過渡金屬鹽混合均勻，得分散液；

其中，所述碳納米管和所述聚乙烯吡咯烷酮的質量比為1: 2-3；所述碳納米管和所述六水合硝酸鋅的質量比為1: 30-40；所述六水合硝酸鋅中鋅與所述過渡金屬鹽中金屬的摩爾比為0.025-0.05；

所述過渡金屬鹽為醋酸亞鐵；

所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量Mw為40000-50000；

（2）將所述分散液與2-甲基咪唑混合反應后，分離得固體，將所述固體干燥、熱處理后即可；

所述2-甲基咪唑以2-甲基咪唑溶液的形式加入所述分散液中；

所述2-甲基咪唑溶液的濃度為80-100mg/mL；

所述六水合硝酸鋅和所述2-甲基咪唑的質量比為1：1.2-1.4。

2.如權利要求1所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述混合溶液中的溶劑為醇類溶劑；

和/或，步驟（1）中，所述混合溶液中，所述碳納米管的濃度為0.3-0.8mg/mL；

和/或，步驟（1）中，所述混合溶液通過下述步驟制得：在超聲條件下，將所述碳納米管和所述聚乙烯吡咯烷酮分別分散在溶劑中，超聲分散至均勻。

3.如權利要求2所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述混合溶液中的溶劑為甲醇；

和/或，步驟（1）中，所述混合溶液中，所述碳納米管的濃度為0.5 mg/mL；

和/或，步驟（1）中，其中，所述超聲分散的時間為20-40min。

4.如權利要求1所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述六水合硝酸鋅或所述過渡金屬鹽的添加方式按下述步驟進行：在超聲條件下，向所述混合溶液中滴加所述六水合硝酸鋅或所述過渡金屬鹽，超聲分散至均勻。

5.如權利要求4所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述超聲分散的時間為20-40min。

6.如權利要求5所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述超聲分散的時間為30min。

7.如權利要求1所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述碳納米管和所述聚乙烯吡咯烷酮的質量比為1: 2.2~2.7；

和/或，步驟（1）中，所述碳納米管和所述六水合硝酸鋅的質量比為1: 33~37；

和/或，步驟（1）中，所述六水合硝酸鋅中鋅與所述過渡金屬鹽中金屬的摩爾比為1：0.03。

8.如權利要求1所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述碳納米管和所述聚乙烯吡咯烷酮的質量比為1：2.5；

和/或，步驟（1）中，所述碳納米管和所述六水合硝酸鋅的質量比為1：35。

9.如權利要求1所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述六水合硝酸鋅和所述2-甲基咪唑的質量比為1:1.29。

10.如權利要求1所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述2-甲基咪唑溶液中溶劑為醇類溶劑。

11.如權利要求10所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述2-甲基咪唑溶液中溶劑為甲醇。

12.如權利要求1所述的燃料電池非貴金屬氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述2-甲基咪唑溶液的濃度為90mg/mL。