[发明专利]燃料电池PdAg/AgCl合金电催化剂及应用

说明书

本发明提供一种燃料电池PdAg/AgCl合金电催化剂，该合金电催化剂中Pd:Ag的原子比为6:2‑4，含有占原子总量0.5‑2%的AgCl结构。称取P123溶于水中，超声分散至均匀，搅拌回流状态下加热至90‑105℃，然后滴加氯亚钯酸钾水溶液，保温反应1‑2h，溶液已经完全变成黑色；滴入已超声分散至均匀的硝酸银溶液，继续在90‑105℃下保温反应3‑4h；反应结束后，冷却至室温，依次用水和无水乙醇、丙酮离心洗涤，得到燃料电池PdAg/AgCl合金电催化剂。所制备的催化剂具有优良的电催化氧化乙二醇性能，在直接乙二醇燃料电池中有较大的应用和发展前景。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，涉及阳极催化剂的制备方法，尤其是涉及了一种直接乙二醇燃料电池PdAg/AgCl合金电催化剂的制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将贮存在燃料中的化学能转化为电能的高效转换装置，不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，转换效率极高。只要补充原料，就能不断地向外电路输出电能。直接乙二醇燃料电池（DEGFC），它属于质子交换膜燃料电池中的一类。标准状况下，乙二醇的Gibbs 自由能为-1181 kJ mol^-1，比能量为 5.27 kWh kg-1，电池的理论效率为 98.9%，由于其高理论容量（4.8 Ah mL^-1），高沸点，理论上，1 mol 乙二醇分子完全氧化成 CO₂会产生 10 mol 电子，因此DEGFC是一种极具前景的二次新能源，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明中，通过制备链状结构的PdAg/AgCl合金纳米电催化剂，有效增加了了Pd纳米粒子暴露的活性位点，从而提高了其的催化性能。Ag 是一种助催化剂，银和钯之间存在高度协同的相互作用，促进Pd活性位的释放，提高了催化剂的催化活性。AgCl的形成，为催化剂提供了稳定的骨架，大大提高了催化剂的稳定性。

本发明中，采用液相还原法，通过连续还原反应，以P123为还原剂，保护剂，100℃油浴的条件下，制备纳米链分布均匀二元PdAg/AgCl合金电催化剂。

本发明的目的在通过控制结果控制来提高催化剂的催化活性和稳定性，制备一种具有优良乙二醇催化性能的燃料电池PdAg/AgCl纳米电催化剂。

本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

(1) 称取 P123 （PEO₁₉-PPO₆₉-PEO₁₉）溶于去离子水（H₂O）中，超声分散至均匀，将溶液转移至三颈烧瓶中，磁力搅拌的同时伴随着升温过程，缓慢升温（防止P123在快速升温的过程中变性，结构被破坏），油浴锅加热冷凝水回流至90-105℃，向其中滴入已超声分散至均匀的氯亚钯酸钾（K₂PdCl₆）溶液，控制流速缓慢逐滴滴下（使还原反应更充分），混合液逐渐变灰，在90-105℃的条件下，保温反应，溶液已经完全变黑，伴有沉淀生成。

(2) 向其中滴入已超声分散至均匀的氯化银（AgNO₃）溶液，在100℃的条件下，继续保温反应，全程需进行一定强度的磁力搅拌；

(3) 反应结束后，停止加热，继续通冷凝水，自然冷却至室温，8000~10000 rpm/min下，用去离子水、无水乙醇、丙酮分别离心洗涤3~4次，即得到燃料电池PdAg/AgCl合金电催化剂。

步骤(1)中P123溶于H₂O中；步骤(2)两种前驱体盐分别各溶于H₂O。

本发明步骤中P123为还原剂，保护剂，以H₂O为溶剂。离心洗涤过程中，先用二次蒸馏水洗涤3~4次，然后用无水乙醇加丙酮洗涤3~4次，确保未反应完的反应物从催化剂表面除去。