[发明专利]一种燃料电池用催化剂及其制备方法和热处理设备

说明书

本发明提供了一种燃料电池用催化剂及其制备方法和热处理设备，本发明所述的燃料电池用催化剂制备方法包括如下步骤：以乙酰丙酮铂为前驱体制备Pt/C催化剂并清洗，将Pt/C催化剂分别在鼓风环境、真空环境、空气流环境以及Hsubgt;2/subgt;和惰性气体的混合气体环境下进行多级热处理，得到燃料电池用催化剂。本发明所述的燃料电池用催化剂制备方法通过多级热处理方式，实现对催化剂表面残留的杂质溶剂、水分、活性剂以及反应过程中产生的中间产物等杂质进行有序有效去除，同时还可以稳定Pt颗粒在载体表面的聚集状态，进而提高催化剂的颗粒稳定性，简单高效、成本低廉，可显著提升催化剂批量生产效率，获得批次稳定性催化剂产品。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池用催化剂及其制备方法和热处理设备。

背景技术

质子交换膜燃料电池作为一种能量转换装置，具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单和环境友好等优点，在电动汽车、便携式电源及固定电站等领域具有广阔的应用前景。然而，质子交换膜燃料电池产业化发展进程还受到了成本和耐久性制约，而其所使用的贵金属催化材料是造成燃料电池成本高和稳定性差的主要原因之一。

目前，质子交换膜燃料电池主要使用Pt基贵金属催化剂，最典型的为碳载铂(Pt/C)催化剂。Pt基贵金属催化剂的制备工艺路线主要采用氯铂酸体系，该体系具备成本低、后处理工艺简单的优点，但采用该工艺路线获得的催化剂一致性较差、批次不稳定。现有技术中还采用乙酰丙酮铂体系制备Pt基贵金属催化剂，但是该工艺由于采用了油性的有机体系，后处理工艺较为复杂，不仅影响了批量工艺的生产效率，且若处理不好会降低催化剂的稳定性。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中采用乙酰丙酮铂体系制备Pt基贵金属催化剂的后处理工艺较为复杂，影响批量生产效率及催化剂的稳定性。

为解决上述问题，本发明提供一种燃料电池用催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

以乙酰丙酮铂为前驱体，以碳黑为载体，制备Pt/C催化剂，并使用清洗试剂清洗；

将所述Pt/C催化剂在鼓风环境下进行一级热处理，得到一级处理催化剂；

将所述一级处理催化剂在真空环境下进行二级热处理，得到二级处理催化剂；

将所述二级处理催化剂在空气流环境中进行三级热处理，得到三级处理催化剂；

将所述三级处理催化剂在H₂和惰性气体的混合气体环境中进行四级热处理，得到燃料电池用催化剂。

可选地，所述一级热处理的温度为60-110℃，处理时间为2-16h。

可选地，所述二级热处理的温度大于所述一级热处理的温度，处理时间为2-16h。

可选地，所述三级热处理的温度为160-220℃，处理时间为8-24h。

可选地，所述四级热处理的温度为300-400℃，处理时间为2-8h。

可选地，所述H₂和惰性气体的混合气体中H₂的体积分数为1-6％。

可选地，所述清洗试剂包括乙醇、异丙醇、正己烷或者去离子水。

可选地，所述Pt/C催化剂的制备方法包括：

将所述乙酰丙酮铂、所述载体和溶剂混合，超声分散处理0.5-1.5h，得到混合溶液；

将所述混合溶液在惰性气体环境下搅拌10-20分钟后，加热混合溶液至100-110℃；

继续加热所述混合溶液到200-240℃，降温至室温，离心得到Pt/C催化剂。