[發(fā)明專利]一種高活性直接甲酸燃料電池陽極催化劑及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202111503476.3 | 申請(qǐng)日： | 2021-12-10 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN114204088A | 公開（公告）日： | 2022-03-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳忠偉;馬歌;王新 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 先進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)研究院（廣州）有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M8/1009 | 分類號(hào)： | H01M8/1009;B82Y40/00;H01M4/88;H01M4/90;H01M4/92;H01M4/86 |
| 代理公司： | 天津市尚文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12222 | 代理人： | 黃靜 |
| 地址： | 510735 廣*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 活性 直接 甲酸 燃料電池 陽極 催化劑 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明屬于燃料電池的技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種高活性直接甲酸燃料電池陽極催化劑及其制備方法。所述高活性直接甲酸燃料電池陽極催化劑的制備方法，包括以下步驟：(1)制備氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片；(2)制備Pd納米顆粒摻雜的氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片；(3)制備Pd/NiO@rGO復(fù)合電催化劑。通過所述制備方法得到的直接甲酸燃料電池陽極催化劑具有高活性和穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于燃料電池的技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種高活性直接甲酸燃料電池陽極催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)
目前全球能源危機(jī)和環(huán)境問題已經(jīng)成為人們聚焦的主要問題，為了保護(hù)環(huán)境和滿足日益增長(zhǎng)的能源需求，發(fā)展清潔高效的可再生能源勢(shì)在必行。燃料電池以一種高效的環(huán)境友好型能源被廣泛認(rèn)可。燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置。燃料電池因具備能量密度高、轉(zhuǎn)化效率高和污染物排放量低等優(yōu)點(diǎn)，使其涉獵于各個(gè)領(lǐng)域，例如手機(jī)、筆記本電腦等新型電子設(shè)備商業(yè)化行業(yè)，航天航空、交通運(yùn)輸、潛艇等軍用或民用行業(yè)都有廣闊的應(yīng)用前景。在各種燃料電池當(dāng)中，直接甲酸燃料電池在應(yīng)急發(fā)電設(shè)備、便攜式電子設(shè)備以及電動(dòng)汽車中都有廣泛的應(yīng)用。
直接甲酸燃料電池是一種較為常見的燃料電池，作為氫儲(chǔ)存介質(zhì)的甲酸具有無毒、不易燃、成本低、更易氧化等優(yōu)勢(shì)受到科研工作者們的廣泛關(guān)注。一般來講，作為聚合物電解質(zhì)膜的一種，直接甲酸燃料電池使用空氣陰極，在陰極上氧氣發(fā)生四電子的還原反應(yīng)；在陽極上甲酸直接氧化釋放出兩個(gè)電子；生成最終產(chǎn)物CO2和H2O。
盡管直接甲酸燃料電池在一定程度上存在著一定的優(yōu)勢(shì)，但是仍然有以下幾點(diǎn)限制其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展：①甲酸氧化中間產(chǎn)物CO的吸附，甲酸的氧化反應(yīng)過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生CO氧化中間體，而表面CO的吸附會(huì)引起貴金屬基催化劑中毒，導(dǎo)致催化劑失活；②常用的陽極催化劑普遍集中采用貴族金屬，尤其是貴金屬Pd，但是高昂的成本和稀缺的儲(chǔ)量也大大阻礙了Pd基催化劑的推廣使用。因此亟需在提高催化劑活性和穩(wěn)定性的同時(shí)盡可能降低催化劑的成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)過渡金屬基甲酸燃料電池陽極催化劑活性和穩(wěn)定性不足且成本高昂的缺陷而提供一種高活性直接甲酸燃料電池陽極催化劑及其制備方法。通過所述制備方法得到的直接甲酸燃料電池陽極催化劑具有高活性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種高活性直接甲酸燃料電池陽極催化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片：首先將氧化石墨烯、氯化鎳和鎳氰化鉀溶解于去離子水中攪拌均勻，40℃下恒溫靜置，得到黑色的混合水凝膠；然后在混合水凝膠中加入NaBH4溶液在60～80℃下進(jìn)行水熱還原，反應(yīng)結(jié)束后待冷卻至室溫離心水洗，得到黑色的氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片；
(2)制備Pd納米顆粒摻雜的氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片：首先稱取步驟(1)所得氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片與氯鈀酸鉀分散于去離子水中，超聲處理；待分散均勻后加入水合肼，進(jìn)行冰水浴處理后離心收集得到Pd納米顆粒摻雜的氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片；
(3)制備Pd/NiO@rGO復(fù)合電催化劑：將步驟(2)所得Pd納米顆粒摻雜的氧化石墨烯負(fù)載氫氧化鎳超薄納米片置于管式爐中進(jìn)行退火處理后，自然冷卻至室溫得到Pd/NiO@rGO復(fù)合電催化劑。
所述步驟(1)中氧化石墨烯為2～10mg，氯化鎳為5～10mmol，鎳氰化鉀為5～10mmol，去離子水為1～10mL。
所述步驟(1)中在40℃下恒溫靜置6～12h。
所述步驟(1)中NaBH4溶液的濃度為0.5～5g/mL，用量為30～100mL；水熱還原的時(shí)間為5～12h。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于先進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)研究院（廣州）有限公司，未經(jīng)先進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)研究院（廣州）有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202111503476.3/2.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
