[发明专利]一种直接制备燃料电池用铂纳米晶核壳催化层的方法

权利要求书

1.一种直接制备燃料电池用铂纳米晶核壳催化层的方法，其特征在于：

a)制备催化剂浆料：将10-50wt.％Pd/C催化剂、2-10wt.％Nafion溶液和10-12.5wt.％高分子粘结剂溶液混合，超声1-4h，搅拌12-48h，得到纺丝浆料；Pd/C催化剂、Nafion和高分子粘结剂的质量比为10:3-5:2-4；

b)采用静电纺丝技术，对浆料进行纺丝，得到Pd/C催化层；

c)在碳纸一侧刮涂质量比为10：0.1-3的碳粉和聚四氟乙烯(PTFE)，制备得到气体扩散层(GDL)；

d)步骤b)得到的催化层采用热压法转印到碳纸的涂有碳粉和PTFE的GDL一侧；转印时的热压温度为140-145℃，热压压力为0.5-2Mpa，热压时间为2-4min，最后得到气体扩散电极；

e)采用脉冲电沉积技术，在三电极体系中沉积铂纳米晶；步骤d)得到的气体扩散电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，石墨电极作为对电极，氯铂酸和硫酸溶液作为电解质；脉冲参数如下：电流为5-20mA cm^-2，电流供给时间0.2-1ms，电流断开时间为1.8-8ms，脉冲电沉积时间为300-3600s；最终制备得到钯为核、铂纳米晶为壳的Pd/C@Pt核壳催化层。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中Pd/C催化剂中Pd担载量为0.05-0.25mg cm^-2。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中的高分子粘结剂为聚合物高分子,所述聚合物高分子为聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯胺(PANI)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种或二种以上；浆料的溶剂为异丙醇和/或水。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)中将碳粉和5-20wt.％聚四氟乙烯浆料混合物超声分散均匀，刮涂到碳纸一侧，厚度40-200μm；即制备得到气体扩散层。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b)中所述的静电纺丝技术参数为：液体流速为0.5-1.5ml h^-1，针尖距离接收板距离8-15cm，电压为10-20kV，接收时间为1-4h。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤d)中热压压力为0.5-1MPa，时间为2-4min，热压温度为140℃-142℃。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤e)中氯铂酸浓度为5-30mM，硫酸浓度为0.5-2M。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤e)中脉冲电沉积的参数如下：电流为10-15mA cm^-2，电流供给时间0.2-0.4ms，电流断开时间为1.8-4ms；脉冲电沉积时间为600-2000s。