[实用新型]一种氢燃料电池催化剂制备系统

说明书

本实用新型提供了一种氢燃料电池催化剂制备系统，包括碳纳米管储罐、丙酮溶液储罐、硫酸溶液储罐，碳纳米管储罐、丙酮溶液储罐和硫酸溶液储罐的出料口分别通过管道与搅拌罐的进料口连接，搅拌罐的出料口通过输送泵连接至过滤器的进料口，过滤器的出料口通过管道与超声波分散槽的进料口连接，超声波分散槽、TiCl₄溶液储罐、乙酸铜溶液储罐、氨气储罐的出料口分别通过管道连接至反应罐，反应罐的出料口通过管道与干燥器的进料口连接，煅烧炉的进料口与干燥器的出料口连接。本氢燃料电池催化剂制备系统结构简单、操作方便，可以实现低温燃料电池渡金属氮化物催化剂的连续生产，并且可以得到高活性高稳定性的低温燃料电池渡金属氮化物催化剂。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池催化剂制备系统。

背景技术

燃料电池的提出，距今已有180年的历史，从1839年英国的W.R.Grove在电解水实验开始，经过人们的不断探索，直到1959年，由F.T.Bacon发明了第一个燃料电池并首先进入美国的航天计划，开启了燃料电池用于解决能源问题和商业化的研究。燃料电池是将化学能直接转化为电能的装置，并不受卡诺循环的限制，转换效率可达到90％。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于能量密度高，转化效率高，使用方便，环境友好，安全可靠，低温即可操作等诸多优点而被广泛的研究和应用。

目前影响质子交换膜燃料电池的性能的主要因素有；(a)膜厚度，(b)电池温度，(c)甲醇浓度，(d)燃料的p H值，(e)催化剂活性，(f)电极结构，(g)甲醇渗透燃料的利用率低，在阴极形成混合电位和(h)阴极扩散层的聚偏氟乙烯(PTFE)的含量。其中，催化剂活性低是影响质子交换膜燃料电池性能最为关键的因素。原因有：(1)电催化剂活性低，导致化学反应速率降低；(2)Pt易吸附甲醇氧化的含氧活性中间体COx导致催化剂中毒；(3)Pt等金属价格昂贵；(4)低温条件下运行时，在阳极会产生高过电位，降低转换效率；考虑到以上这些关键因素，研究者们现在致力于发展耐久性好，价格低廉，并且有较高活性和稳定性的阳极甲醇氧化(MOR)和阴极氧气还原(ORR)催化剂。

过渡金属氮化物(TMNs)由于具有高导电性、高温电化学稳定性、高硬度和耐腐蚀性等特点，然而其MOR活性仍然较差，采用碳纳米管为载体，氮化物纳米颗粒为核，采用络合后氮化处理以及溶剂热法分别制备碳纳米管负载Cu、Ni、Co掺杂氮化物纳米颗粒，可以提高其MOR活性，现有技术中，多数研究均是关于低温燃料电池过渡金属氮化物催化剂的合成理论及方法，但是还未有针对低温燃料电池过渡金属氮化物催化剂的制备系统的报道。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种氢燃料电池催化剂制备系统，可以制备高活性高稳定性的低温燃料电池渡金属氮化物催化剂。

为实现上述技术方案，本实用新型提供了一种氢燃料电池催化剂制备系统，包括：碳纳米管储罐、丙酮溶液储罐、硫酸溶液储罐、乙醇溶液储罐、TiCl₄溶液储罐、乙酸铜溶液储罐、搅拌罐、输送泵、过滤器、超声波分散槽、反应罐、氨气储罐、干燥器和煅烧炉，所述碳纳米管储罐、丙酮溶液储罐和硫酸溶液储罐的出料口分别通过管道与搅拌罐的进料口连接，搅拌罐的出料口通过输送泵连接至过滤器的进料口，所述过滤器的出料口通过管道与超声波分散槽的进料口连接，乙醇溶液储罐的出料口通过管道与超声波分散槽的进料口连接，所述超声波分散槽的出料口通过管道连接至反应罐的第一进料口，TiCl₄溶液储罐和乙酸铜溶液储罐的出料口分别通过管道连接至反应罐的第二进料口和第三进料口，氨气储罐通过管道连接至反应罐的第四进料口，所述反应罐的出料口通过管道与干燥器的进料口连接，煅烧炉的进料口与干燥器的出料口连接。