[發(fā)明專利]一種提升導(dǎo)電碳黑抗電化學(xué)腐蝕性能的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011441444.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN112679995A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王新磊;林晨;張東;余子涵;王鳳霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽枡水新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): C09C1/48
• 分類號(hào): C09C1/48;C09C1/56;C09C3/04;H01M4/92
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本發(fā)明公開了一種提升導(dǎo)電碳黑抗電化學(xué)腐蝕性能的方法，包括以下兩步：步驟1，將導(dǎo)電碳黑與醇類溶劑混合，攪拌一段時(shí)間后使導(dǎo)電碳黑均勻分散在醇類溶劑中；步驟2，利用非聚焦的脈沖激光輻照導(dǎo)電碳黑醇溶液，輻照過(guò)程中仍對(duì)溶液進(jìn)行攪拌。與初始的導(dǎo)電碳黑相比，經(jīng)激光輻照處理的導(dǎo)電碳黑在高電勢(shì)的條件下具有更低的腐蝕電流，展現(xiàn)出更高的抗電化學(xué)腐蝕能力，本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)單、快捷、高效、易批量化生產(chǎn)，在質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，此外，本發(fā)明還拓展了液相激光輻照技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也為如何提升導(dǎo)電碳黑的抗電化學(xué)腐蝕性能提供了新的設(shè)計(jì)思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種提升導(dǎo)電碳黑抗電化學(xué)腐蝕性能的方法。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜燃料電池能將甲醇、氫氣等分子的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。電極催化劑的電催化穩(wěn)定性能直接影響質(zhì)子交換膜燃料電池的使用壽命，而電池運(yùn)行過(guò)程中碳載體的腐蝕是導(dǎo)致催化劑催化活性衰減的主要原因之一。目前，最常用的催化劑載體為Vulcan XC-72R導(dǎo)電碳黑。在質(zhì)子交換膜燃料電池苛刻的工作環(huán)境下，這種導(dǎo)電碳黑易發(fā)生電化學(xué)氧化腐蝕，降低導(dǎo)電碳黑與所負(fù)載Pt納米顆粒之間的作用力，加劇Pt的團(tuán)聚與流失，導(dǎo)致催化劑催化活性的急劇衰減。因此，優(yōu)化導(dǎo)電碳黑的抗電化學(xué)腐蝕能力對(duì)提升質(zhì)子交換膜燃料電池的使用壽命具有重要意義。目前，最常用的提升導(dǎo)電碳黑抗電化學(xué)腐蝕能力的方法是高溫退火(1500℃)，該方法能耗大，成本高，且需要在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行，因此，該方法仍存在一定的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提升導(dǎo)電碳黑抗電化學(xué)腐蝕性能的方法，目的是為了解決目前最常用的提升導(dǎo)電碳黑抗電化學(xué)腐蝕能力的方法是高溫退火(1500℃)，該方法能耗大，成本高，且需要在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行的問題。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種提升導(dǎo)電碳黑抗電化學(xué)腐蝕性能的方法，其特征是包括以下兩步：

步驟1，將導(dǎo)電碳黑與醇類溶劑混合，攪拌一段時(shí)間后使導(dǎo)電碳黑均勻分散在醇類溶劑中；

步驟2，利用非聚焦的脈沖激光輻照導(dǎo)電碳黑醇溶液，輻照過(guò)程中仍對(duì)溶液進(jìn)行攪拌。

所述醇類溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇中的一種或多種。

所述導(dǎo)電碳黑與所述醇類溶劑的質(zhì)量比為1：100～1：700。

所述脈沖激光的波長(zhǎng)為1064nm，光斑直徑為7mm，脈寬為7ns，頻率為5～20Hz，能量密度為200～800mJ/cm²。

激光輻照導(dǎo)電碳黑醇溶液的時(shí)間為5～20min。

所述導(dǎo)電碳黑用作質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑的載體。

有益效果：

本發(fā)明利用激光輻照導(dǎo)電碳黑的醇溶液，有效提高導(dǎo)電碳黑的抗電化學(xué)腐蝕能力，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、快捷、高效、易批量化生產(chǎn)，整個(gè)工藝流程都在室溫條件下進(jìn)行，且不需要加惰性氣體保護(hù)，避免了傳統(tǒng)高溫退火方式能耗大、成本高的缺點(diǎn)，與初始的導(dǎo)電碳黑相比，經(jīng)激光輻照處理的導(dǎo)電碳黑在高電勢(shì)的條件下具有更低的腐蝕電流，展現(xiàn)出更高的抗電化學(xué)腐蝕能力，此外，本發(fā)明不僅拓展了液相激光輻照技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，還為如何提升導(dǎo)電碳黑的抗電化學(xué)腐蝕性能提供了新的設(shè)計(jì)思路。

附圖說(shuō)明

圖1為初始導(dǎo)電碳黑與激光輻照導(dǎo)電碳黑的腐蝕電流隨時(shí)間變化曲線圖；

圖2為初始導(dǎo)電碳黑與激光輻照導(dǎo)電碳黑的腐蝕電流隨時(shí)間變化曲線圖；

圖3為初始導(dǎo)電碳黑與激光輻照導(dǎo)電碳黑的腐蝕電流隨時(shí)間變化曲線圖；