[發明專利]一種PtAgNi-C燃料電池催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202110246432.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113013431A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 陳志;許友;趙羽
• 申請（專利權）人: 安徽元琛環保科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M4/88
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 花錦濤

本發明公開一種PtAgNi?C燃料電池催化劑的制備方法，包括導電炭黑粉末超聲分散、加入氯鉑酸、硝酸銀以及氯化鎳溶液、加入堿溶液，控制溶液pH在10以上，繼續超聲分散處理、水熱反應釜中反應，反應結束后得到反應產物、水和乙醇分別對步驟(3)中所得反應產物分別離心洗滌，加入硝酸，進行刻蝕；采用熱水進行離心洗滌，經烘干后得到PtAgNi?C燃料電池催化劑。采用本發明公開的制備方法制備得到的PtAgNi?C燃料電池催化劑其性能遠高于目前Pt/C類催化劑，且制備方法簡單，能夠工業化加工生產。

技術領域

本發明涉及燃料電池催化劑制備領域，尤其涉及的是一種PtAgNi-C燃料電池催化劑的制備方法。

背景技術

近年來，隨著國家各項新能源政策出臺，傳統的燃油汽車排放標準一升再升，為響應國家政策，涌現出大量的新能源汽車，新能源汽車的出現在一定程度上降低了溫室氣體的排放，然而目前市場上絕大多數新能源汽車均為鋰電池汽車，而鋰離子電池續航和充電時間長一直是制約其市場規模的主要原因，即使是像特斯拉那樣的超充，每次充電也要一個小時以上。

燃料電池尤其氫氧燃料電池可真正實現無碳排放，加氣速度也可同傳統的燃油相媲美，這兩點使得其最近幾年來成為新能源汽車的新寵，然而，其高成本一直是制約其快速發展的主要因素，就燃料電池模組而言，其催化劑成本占據接近40％。因此，降低燃料電池催化劑成本使得燃料電池快速發展成為一種可能。

目前汽車商業化的催化劑為鉑碳催化劑，然而其成本和制備工藝一直限制著其推廣，目前降低其成本的策略主要有兩種，一種是無鉑催化劑，即通過碳載其他金屬或金屬氧化物來代替鉑碳催化劑，盡管在一定程度上降低了其成本，但是其催化性能尤其是其穩定性遠不如含Pt催化劑長久，這點使得其在發電效率上大打折扣；另一種為低鉑，也是目前公認可進一步降低鉑含量同時在一定程度上保障其催化性能的有效方法。

目前關于低鉑策略催化劑制備專利較多，如中國專利號為CN103706375A，公開“一種PtFe/C催化劑的制備方法”，該專利公開的技術方案中，通過鐵鹽溶于水，加熱至40-60℃加入稀釋氨水，調節pH不大于3，冷卻至室溫；然后加入Pt/C，攪拌1-3h，然后與40-60℃加熱板上蒸干；然后在氫氬混合氣氛中加熱至700-1000℃，冷卻至室溫去處，酸液下處理12-36h，過濾，惰性氛圍80℃下處理8-16h，即得到PtFe/C催化劑。在上述的制備過程中，氫氬混合氣及惰性氛圍處理以及酸處理過程耗時較長，過程多步驟過于繁瑣，催化劑量產前景較差。

中國專利號為CN 103586A，公開“一種PtAg/C催化劑及其制備方法”，其制備涉及至少四步i.先通過銀的前驅體溶液和碳漿混合，加入還原劑反應后熱處理得到Ag/C；ii.再通過原位化學還原均相沉淀法，將鉑前驅體和NaHSO3作用，并用H2O2氧化，先得到PtO2膠體；ii i.最后再將膠體與Ag/C混合，加入還原劑攪拌混合；iv.過濾洗滌干燥即得到催化劑。

顯然，上述專利公開的制備工藝相對較為復雜繁瑣，涉及到還原和氧化，經濟性較差。在上述的基礎上，專利(CN 104707625A)提供一種Pt-Ag-Co/C催化劑制備方法，其方法與上述類似，主要預先制備得到Ag-Co/C催化劑，然后在制備PtO2，最后二者混合加入還原劑進行還原反應得到Pt-Ag-Co/C催化劑，顯然上述方法步驟均過于繁瑣，產業化前景較差。

針對上述的不足之處，本發明旨在提供一種制備高活性PtAgNi/C催化劑的制備方法，其簡單的制備工藝，易于工業放大生產，如圖1。同時對所制備過程及催化劑后處理進行了一定的活性測試，其電化學性能如圖2。所制備的催化劑可被應用于含ORR、HER、CO2RR等反應領域。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：提供一種制備工藝簡單，易于工業放大生產的燃料電池催化劑制備方法，具體是，提供了一種PtAgNi-C燃料電池催化劑的制備方法。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：