[发明专利]一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层

权利要求书

1.一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层，其特征在于，该阴极双催化层包括由Pt/C催化剂形成的Pt/C催化层和由Fe-N/S/C催化剂形成的Fe-N/S/C催化层，所述Pt/C催化层靠近质子交换膜一侧，所述Fe-N/S/C催化层靠近阴极扩散层一侧；

所述阴极双催化层中Fe-N/S/C催化剂的载量为2.0-3.0 mg·cm^-2；所述Fe-N/S/C催化剂具有1800 ~ 2400 m²·g^-1的比表面积，其内部的孔隙结构由孔径为1~2 nm的微孔和2 ~7 nm的介孔构成。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层，其特征在于，所述阴极双催化层中Pt的载量为0.1-0.2 mg·cm^-2。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层，其特征在于，所述Pt/C催化剂中Pt的质量分数为20% - 60%。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层，其特征在于，所述Fe-N/S/C催化剂按照如下步骤制备：

（1）在惰性气体保护下，将有机配体试剂A，FeCl₃和硫磺按照3: 10: 30的摩尔比混合，然后在真空环境中加热到300 ~ 600 ℃，恒温30 ~ 50小时，随后冷却至室温；

（2）将步骤（1）所得产物研磨成细粉，在惰性气体保护下加热到800 ~ 1000 ℃，恒温1~3小时；

（3）将步骤（2）所得产物浸没在浓度为0.1 ~ 0.2 mol/L的盐酸中，在50 ~ 70℃下保持6 ~ 10小时，随后用去离子水洗干净样品并干燥；

（4）将步骤（3）所得干燥样品在惰性气体保护下加热到800 ~ 1000 ℃，恒温1 ~ 3小时，获得所述Fe-N/S/C催化剂。

5.根据权利要求4所述的一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层，其特征在于，步骤（1）中的有机配体试剂A为1,2,4,5-四氰基苯、1,4对苯二腈、1,3,5-苯三腈、1,4-联苯二腈中的一种。

6.根据权利要求4所述的一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层，其特征在于，步骤（1）中的加热温度为400℃，恒温时间为40小时；步骤（2）中的加热温度为900℃，恒温时间为2小时；步骤（3）中的温度为60℃，恒温时间为8小时；步骤（4）中的加热温度为900℃，恒温时间为2小时。

7.根据权利要求4所述的一种用于燃料电池的自增湿膜阴极双催化层，其特征在于，步骤（1）、（2）、（4）中的所述惰性气体为Ar气。