[发明专利]一种用于氢燃料电池的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体是一种用于氢燃料电池的催化剂及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。但是，它需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。燃料电池被公认为是 21 世纪首选的清洁、高效的发电技术，它的研制与开发已成为国际能源领域研究的热点，并且将推动整个电动汽车、潜艇及发电工业的迅猛发展。

燃料电池的种类很多，其中氢燃料电池就是其中最重要的一种。氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池具有能量转换效率高、环境友好、比功率和比能量高等突出特点，被公认为是未来主流的供电装置之一。然而成本的居高不下一直是困扰其真正实现商业化的核心问题之一，其高成本的主要原因来自于贵金属催化剂铂的大量使用。因此，研发低成本高性能的催化剂是氢燃料电池领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于氢燃料电池的催化剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于氢燃料电池的催化剂，由以下按照重量份的原料制成：氧化铁16-20份、氢氧化铯2-5份、碳黑135-140份、壳寡糖8-12份、柠檬酸铁1-2份、三羟甲基丙烷0.4-0.8份、六亚甲基四胺0.2-0.5份、仲烷基磺酸钠0.04-0.07份、尿素4-5份。

作为本发明进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：氧化铁17-19份、氢氧化铯3-4份、碳黑136-139份、壳寡糖9-11份、柠檬酸铁1.3-1.7份、三羟甲基丙烷0.5-0.7份、六亚甲基四胺0.3-0.4份、仲烷基磺酸钠0.05-0.06份、尿素4.1-4.7份。

作为本发明再进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：氧化铁18份、氢氧化铯3份、碳黑137份、壳寡糖10份、柠檬酸铁1.5份、三羟甲基丙烷0.6份、六亚甲基四胺0.3份、仲烷基磺酸钠0.05份、尿素4.4份。

作为本发明再进一步的方案：所述碳黑为导电炭黑L6。

所述用于氢燃料电池的催化剂的制备方法，步骤如下：

1）称取三羟甲基丙烷和尿素，合并后，投入至15-18倍重量的乙醇中，搅拌混合1-2h后，获得第一混合物；

2）称取氧化铁和氢氧化铯，投入至球磨机中，采用第一混合物作为球墨液，球墨混合8-10h，获得第二混合物；

3）将第二混合物投入至超声波处理器中，在50-55℃下超声处理1-2h，获得第三混合物；

4）将第三混合物负压蒸发以回收乙醇，并将蒸发后获得的粉末在氮气氛围、1320-1350℃下煅烧处理60-70min，自然冷却后，获得第四混合物；

5）称取壳寡糖、六亚甲基四胺和仲烷基磺酸钠，合并后，投入至20-25倍重量的乙醇中，搅拌混合1-2h后，获得第五混合物；

6）称取碳黑和柠檬酸铁，投入至混合机中，加入第四混合物，搅拌混合均匀后，出料，然后微波处理6-8min，获得第六混合物；

7）将第六混合物投入球磨机中，采用第五混合物作为球墨液，球墨混合12-15h，获得第七混合物；

8）将第七混合物负压蒸发以回收乙醇，并将蒸发后获得的粉末在氮气氛围下进行热处理，所述热处理为先在500-520℃下处理35-40min，然后升温至1200-1230℃下处理50-55min，自然冷却后，获得第八混合物；

9）将第八混合物采用去离子水冲洗5-8次，在110-120℃下烘干后，即可。

作为本发明再进一步的方案：步骤3）中，所述超声处理的频率为40-50kHz，功率为1200W。

作为本发明再进一步的方案：步骤6）中，所述微波处理频率为2.45GHz，功率为900W。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备的氢燃料电池的催化剂对氢气的氧化具有较好的催化性能，由于没有使用贵金属铂，有利于降低氢燃料电池催化剂的成本，进而有利于降低氢燃料电池的成本，具有重要的市场价值。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1