[发明专利]一种连续微波合成装置及用其制备铂碳催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂合成设备的技术领域，尤其涉及到一种连续微波合成装置及用其制备铂碳催化剂的方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。

高分子固体电解质型燃料电池(PEFC)、直接甲醇型燃料电池(DMFC)中，使用铂(Pt)作为催化剂材料。通过在铂的表面吸附氢分子后在吸附点由分子分裂成原子状态，在低温下也容易产生反应。

由此可知铂碳催化剂的作用在燃料电池中起到了举足轻重的作用，直接关系到燃料电池性能、寿命及成本。

微波加热就是将微波作为一种能源来加以利用，微波能以光速在物料中传播，瞬间就能把微波能转化物质的热能，微波时物质分子相互作用，产生分子极化、取向、摩擦、碰撞、吸收微波能而产生热效应，微波加热是物体吸收微波后自身发热，加热从物体内部、外部同时，能做到里外同时加热，使物料加热更均匀，从而更好的促进催化加速溶液在腔体内化学反应过程。

催化剂的微波合成环节,目前小批量制备一般采用在烧杯中放置磁力搅拌子的方式来进行微波合成，手工操作非常繁琐，自动化程度不高，严重制约着燃料电池催化剂生产领域发展。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种能够连续微波反应的一种连续微波合成装置，能不间断的进行微波合成，大大提高了铂碳催化剂制备的生产效率，而且可用于自动化生产，直接减少传统生产工艺中，人为单次手工称量、放置、每一批次需要调节微波设备等操作形成的差异性的问题。

本方案采用本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种连续微波合成装置，包括恒温控制装置、进料输送装置、微波装置和冷却装置，所述恒温控制装置、进料输送装置、微波装置和冷却装置依次通过输送管道连通；

所述恒温控制装置内设有原材料存放罐，所述原材料存放罐内的原材料通过输送管道连通所述进料输送装置；

所述微波装置包括微波发生装置、微波反应管道、微波反应管道进料口、微波反应管道出料口和微波反应控制面板，所述微波反应控制面板设置在所述微波发生装置的外壳上，通过线路连接所述微波发生装置，所述微波反应管道进料口和微波反应管道出料口设置在所述微波发生装置上；所述微波反应管道位于所述微波发生装置的内腔且其两端分别与所述微波反应管道进料口和微波反应管道出料口连通；

所述进料输送装置与所述微波反应管道进料口通过所述输送管道连通；所述微波反应管道出料口与所述冷却装置的输入端通过所述输送管道连通，所述冷却装置输出端通过输送管道连通有成品料收集装置。采用连续微波合成装置，能不间断的进行微波合成，大大提高了催化剂微波合成制备的生产效率，而且可用于自动化生产，直接减少人为手工称量、放置、每一批次需要调节微波设备、每一批次的反应温度不能做到一致性等人为操作形成的差异性，此装置能较大程度上解决催化剂合成生产中，批次性能不一致的问题。

进一步：所述原材料存放罐内连通所述进料输送装置的输送管道，所述输送管道位于所述原材料存放罐内的一端设有钢球。在底端设置钢球，是为了导正是软管的输送管道，方便定位输送管道在原材料的液体溶液中的底部位置，防止输送管道翘曲或者漂浮导致原材料溶液吸收不畅的问题。

进一步：所述进料输送装置为流量型蠕动泵。采用流量型蠕动泵时，流体被隔离在泵管中，不接触泵体，使流体只接触泵管，不接触泵体；重复精度，稳定性精度高；且是输送剪切敏感，侵蚀性强流体的理想工具；密封性好：具有良好的自吸能力，可空转，可防止回流；维护简单，无阀门和密封件；具有双向同等流量输送能力；无液体空运转情况下不会对泵的任何部件造成损害；能产生达98％的真空度；没有阀、机械密封和填料密封装置，也就没有这些产生泄露和维护的因素；能轻松的输送固、液或气液混合相流体，允许流体内所含固体直径达到管状元件内径40％；可输送各种具有研磨、腐蚀、氧敏感特性的物料及各种食品等；仅软管为需要替换的部件，更换操作极为简单；除软管外，所输送产品不与任何部件接触。