[发明专利]一种水电解槽催化剂浆料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水电解槽催化剂浆料及其制备方法，水电解槽催化剂浆料的制备原料包括催化剂、全氟磺酸、分散剂和去离子水；其中，催化剂包括氧化铱和铂黑。相较于氧化铱催化剂，本发明在水电解槽催化剂浆料中添加一定量的铂黑，可以有效调控析氧反应中间体的吸附态，在析氧反应动力学机制上缩短该步时间，增加催化剂的塔菲尔斜率，从而增加了析氧反应的催化活性；另外，将铂原子打散插入原有的氧化铱分子间，可以增加氧化铱分子之间的距离，在微观层面上暴露更多的催化活性位点，在降低铱载量的同时不损失反应活性，保留更多的有效反应位点，在长期稳定性测试中不易脱落；氧化铱的表面引入铂，电导率大大增加，降低了该催化层的欧姆阻抗。

技术领域

本发明涉及能源电池技术领域，特别涉及一种水电解槽催化剂浆料及其制备方法。

背景技术

膜电极(MEA)作为质子交换膜(PEM)的核心部件，不仅是电化学反应进行的场所，还起着传输去离子水和排出气体的重要作用。膜电极包括阳极催化层、质子交换膜和阴极催化层，阳极催化层发生析氧反应(OER)，阴极催化层发生析氢反应(HER)，而质子交换膜用于传导质子、隔绝氢气和氧气。

膜电极中催化层的三相界面和空间构型是由水电解槽催化剂浆料决定的，现有的膜电极水电解槽催化剂浆料通常由氧化铱催化剂、全氟磺酸和去离子水醇溶液经超声和搅拌等分散工艺制备而成，但是由于氧化铱导电性差，从而导致制备得到的膜电极的导电性差。

发明内容

基于此，本发明提供一种导电性能好的水电解槽催化剂浆料及其制备方法。

一种水电解槽催化剂浆料，所述水电解槽催化剂浆料的制备原料包括：

催化剂；

全氟磺酸；

分散剂；以及

去离子水；

其中，所述催化剂包括氧化铱和铂黑；

所述氧化铱中的铱元素与铂黑中的铂元素的质量比为(0.5～1):1。

优选地，所述所述氧化铱中的铱元素与铂黑中的铂元素的质量比为(0.5～0.8):1。

优选地，所述全氟磺酸与所述催化剂的质量比为0.3～0.6。

优选地，所述分散剂包括正丙醇、异丙醇、乙醇和乙二醇中的至少一种。

本发明还提供一种如上所述的水电解槽催化剂浆料的制备方法，所述水电解槽催化剂浆料的制备方法包括步骤：

向所述氧化铱和所述铂黑中加入去离子水、分散剂和全氟磺酸，得到混合物；

将所述混合物经分散处理，得到水电解槽催化剂浆料。

优选地，所述分散处理的具体步骤包括：

将所述混合液经球磨、超声、搅拌以及消泡处理，得到所述水电解槽催化剂浆料。

优选地，所述分散处理的具体步骤包括：

将所述混合液经球磨处理，得到第一混合液；

将所述第一混合液经超声处理，得到第二混合液；

将所述第二混合液经搅拌处理，得到第三混合液；

将所述第三混合液经消泡处理，得到所述水电解槽催化剂浆料。

优选地，在将所述球磨处理的步骤中，所述球磨处理的时间为24～72h。

优选地，在将所述超声处理的步骤中，所述超声处理的功率为300～500W。

优选地，在将所述搅拌处理的步骤中，所述搅拌处理的转速为10000～30000rpm。