[发明专利]Pt单原子锆酸锶压电多孔陶瓷、其制法及高效制氢

说明书

本发明提供一种Pt单原子锆酸锶压电多孔陶瓷、其制法与自供能高效制氢中的应用。该压电多孔陶瓷包括SrZrO₃压电多孔陶瓷基体以及均匀分散于压电多孔陶瓷基体表面及孔道内的Pt单原子，所述Pt单原子的质量分数为0.01wt％‑0.1wt％。本发明提供的一种Pt单原子SrZrO₃压电多孔陶瓷材料中Pt的含量低，同时具有较高的催化活性，降低了贵金属的使用，从而大大降低了生产成本。该Pt单原子SrZrO₃压电多孔陶瓷材料可用为氢燃料电池提供氢源，制氢效率高、纯度高，不含一氧化碳、硫化氢、磷化氢、氯离子等使燃料电池中毒的气体，且制备方法简单易行、绿色环保，不排放对环境有害物质。

技术领域

本发明涉及一种Pt单原子锆酸锶压电多孔陶瓷，特别涉及一种Pt单原子锆酸锶压电多孔陶瓷的制备方法以及其于自供能高效制氢中的应用，属于能源材料领域。

背景技术

本世纪70年代，人们用半导体材料钛酸锶作光电极，金属铂作暗电极，将它们连在一起，然后放入水里，通过阳光的照射，就在铂电极上释放出氢气，而在钛酸锶电极上释放出氧气，这就是我们通常所说的光电解水制取氢气的方法。此法制备氢气的效率低，难以满足生产需要。目前大量氢气还是来自化工制氢，但是，化工制氢大多混有一氧化碳、硫化氢、磷化氢等容易使燃料电池电极材料中毒的气体，从而影响氢燃料电池的使用寿命。因此，制备高纯氢对发展氢燃料电池和新能源汽车产业，具有重要的应用价值。另外，尽管贵金属作为催化剂可以制氢，但是贵金属价格高，资源有限，从而限制了贵金属的广泛应用。因此，如何使用质量较少的贵金属同时具有较高的催化活性的材料制备高纯氢是一个亟待解决的问题。

发明内容

现有的氢源大多来源于化工制氢，其中含有容易使燃料电池电极材料中毒的一氧化碳、硫化氢、磷化氢、氯离子等气态物质。本发明的目的在于提供一种Pt单原子SrZrO₃压电多孔陶瓷、其制备方法以及于车载自供能高效制氢中的应用，以克服现有制氢技术中的不足，还克服了现有技术中的贵金属Pt利用率低、催化活性低导致的成本较高的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：所述一种Pt单原子SrZrO₃压电多孔陶瓷，包括SrZrO₃压电多孔陶瓷基体以及均匀分散于压电多孔陶瓷表面的Pt单原子；

其中，所述Pt单原子的质量分数为0.01wt％-0.1wt％；

所述SrZrO₃压电多孔陶瓷基体的孔径为0.01mm～0.1mm。

优选地，所述Pt单原子的质量分数上限选自0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.10wt％；所述Pt单原子的质量分数下限选自0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％。

优选地，所述SrZrO₃压电多孔陶瓷的孔径上限选自0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm；所述SrZrO₃压电多孔陶瓷的孔径下限选自0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm。

可选地，所述Pt单原子还分散于所述SrZrO₃压电多孔陶瓷孔道表面。

所述一种Pt单原子SrZrO₃压电多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备SrZrO₃颗粒：将锶盐、ZrOCl₂、ZrO₂与碱反应，生成SrZrO₃颗粒；