[发明专利]燃料电池氢燃料催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池氢燃料催化剂及其制备方法，涉及催化剂技术领域，该方法包括：在容器中配制含银和碳纳米管的前驱体水溶液；使用所述前驱体水溶液水热法制备初始银/碳纳米管催化剂；对所述初始银/碳纳米管催化剂进行刻蚀处理，得到目标银/碳纳米管催化剂。本发明通过水热法和刻蚀处理的复合工艺制备银/碳纳米管催化剂，具有表面刻蚀结构，增大了接触面积，实现了提高催化剂利用率的技术效果。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢燃料催化剂及其制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)是一种新型的能够将化学能直接转换成电能的装置。由于质子交换膜电池无转动部件的内能消耗，不经过燃烧，能量转化效率不受卡诺循环限制，因此其具有较高的能量转换效率。并且，质子交换膜电池采用清洁能源，例如氢燃料，对环境无危害，环保性高。质子交换膜电池还具有工作条件温和、体积小、重量轻和安全耐用的特点，被广泛用作移动电源，其还是理想的动力电源。

目前，对于质子交换膜燃料电池氢燃料的制备越来越受到各国的重视。氢燃料来源丰富，可以利用电解水制氢技术制备氢气。但是现有的氢燃料制备催化剂主要为铂或铂钴合金，贵金属催化剂具有稀缺性特点，难以实现量产，非贵金属催化剂的制备需求呈增长趋势。传统的催化剂制备方法存在利用率低的问题，难以实现最大化性能应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种燃料电池氢燃料催化剂及其制备方法，旨在解决燃料电池氢燃料制备过程中使用的催化剂利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供燃料电池氢燃料催化剂的制备方法，该方法包括：

在容器中配制含银和碳纳米管的前驱体水溶液；

使用所述前驱体水溶液水热法制备初始银/碳纳米管催化剂；

对所述初始银/碳纳米管催化剂进行刻蚀处理，得到目标银/碳纳米管催化剂。

可选地，所述在容器中配制含银和碳纳米管的前驱体水溶液的步骤包括：

分别称取氯化银、硼氢化钠、氢氧化钠和碳纳米管于所述容器中；

向所述容器中加入适量的去离子水，使所述氯化银、硼氢化钠、氢氧化钠和碳纳米管均维持在预设的质量浓度范围内。

可选地，所述氯化银的质量浓度范围为0.2g/L-10g/L，所述硼氢化钠的质量浓度范围为1g/L-5g/L，所述氢氧化钠的质量浓度范围为1g/L-5g/L，所述碳纳米管的质量浓度范围为5g/L-50g/L。

可选地，所述水热法制备初始银/碳纳米管催化剂的反应温度为50℃-90℃，反应时间为1h-7h。

可选地，取出所述初始银/碳纳米管催化剂，使用去离子水冲洗干净后置于马弗炉中300℃-600℃退火处理0.5h-5h；

随炉温冷却至室温，得到中间银/碳纳米管催化剂。

可选地，所述对所述初始银/碳纳米管催化剂进行刻蚀处理，得到目标银/碳纳米管催化剂的步骤包括：

将所述初始银/碳纳米管催化剂置于等离子刻蚀仪器中，设置所述等离子刻蚀仪器的电压为30V-90V，温度为200℃-400℃，使用的气体为氮气；

刻蚀处理1h-4h后得到所述目标银/碳纳米管催化剂。

可选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。

可选地，所述碳纳米管的制备方法为化学气相沉积法或固相热解法。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种燃料电池氢燃料催化剂，使用如上文所述的燃料电池氢燃料催化剂的制备方法制备得到。