[发明专利]质子交换膜燃料电池催化剂合成方法

说明书

本公开提供了一种质子交换膜燃料电池催化剂合成方法，包括：将Pt/C前体分散在水中，得到Pt/C前体浓度为5‑15g/L的分散液；分散液与无机钴盐按1∶1比例混合，得到混合分散液；将NaBH₄水溶液逐滴加入至混合分散液中，得到混合液；将混合液抽滤、洗涤、干燥，得到含Co的Pt/C样品；将含Co的Pt/C样品置于氩气氛围中，升温冷却后得到含有钴颗粒的PtCo/C合金催化剂；将含有钴颗粒的PtCo/C合金催化剂在酸溶液中进行洗涤，得到PtCo/C催化剂。本公开合成的质子交换膜燃料电池催化剂能够在高电位的电流密度下，产生较大功率，并且有很高的质量活性，便于能够应用在燃料电池汽车上。

技术领域

本公开涉及燃料电池催化剂领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池催化剂合成方法。

背景技术

随着化石能源的逐渐枯竭，人类对新型能源的开发与研究也逐渐深入。质子交换膜燃料电池(PEMFC)与锂离子电池(LIB)是21世纪受到最广泛关注的两种利用新型能源方式，并且已经有了较长时间的研究。目前，锂离子电池汽车与燃料电池汽车在市场上都有着一定的应用，取得了不错的成果。

然而与此同时，却也面临着一些需要及时克服的问题。锂离子电池汽车在长时间的使用后，由于材料的老化、电池性能的衰减，电池输出功率会有着很大程度的降低，影响了汽车的使用，并且较短的使用寿命也困扰着锂离子电池汽车的成本。而燃料电池，使用氢气作为燃料，不产生任何温室气体。虽然在输出功率上，相比于锂离子电池可以更长时间的保持额定输出功率，却也面临着其他一些问题，例如，双极板的使用材料——石墨双极板的成本较高，金属双极板的使用寿命不达标，氢能源的运输与存储依旧存在难题等等。其中，催化剂问题是其中最重要的几个问题之一。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种质子交换膜燃料电池催化剂合成方法，以解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种质子交换膜燃料电池催化剂合成方法，包括：

将Pt/C前体分散在水中，得到Pt/C前体浓度为5-15g/L的分散液；

所述分散液与浓度为1.5-4.5g/L的无机钴盐按1∶1比例混合，得到混合分散液；

将NaBH₄水溶液逐滴加入至所述混合分散液中，得到混合液；将混合液抽滤、洗涤、干燥，得到含Co的Pt/C样品；

将所述含Co的Pt/C样品置于氩气氛围中，升温至300-600℃，保持1-4h后冷却至室温，得到含有钴颗粒的PtCo/C合金催化剂；

将所述含有钴颗粒的PtCo/C合金催化剂在摩尔浓度为2.9-4.3mol/L的酸溶液中进行洗涤，得到PtCo/C催化剂。

在本公开的一些实施例中，合成所述Pt/C前体包括：

将BP2000超导电活性炭分散在乙二醇中，超声处理后得到BP2000/乙二醇分散液；

将苯甲醛加入到所述BP2000/乙二醇分散液中，超声处理后得到BP2000/乙二醇-苯甲醛分散液；其中，所述乙二醇与所述苯甲醛体积比在8∶1至12∶1；

将浓度为100mg/mL的六水合氯铂酸水溶液加入至BP2000/乙二醇-苯甲醛分散液中，超声处理后得到分散均匀的BP2000/乙二醇-苯甲醛分散液；

将分散均匀的BP2000/乙二醇-苯甲醛分散液置入微波反应器中反应后冷却至室温，得到含有Pt/C前体的分散液；

将含有Pt/C前体的分散液进行抽滤、洗涤和干燥后，得到Pt/C前体。

在本公开的一些实施例中，所述氩气氛围中的升温速率为3-7℃/min。