[发明专利]一种燃料电池用炭凝胶催化剂及其应用

摘要

本发明涉及一种燃料电池用炭凝胶催化剂及其应用，所述催化剂以间苯二酚、甲醛、配位化合物、金属盐和金属有机化合物为原料，通过控制不同量金属盐的加入、调节前躯体溶液浓度和反应环境温度，以及碳化氮化处理温度，制备出孔结构和比表面积可控可调的炭凝胶催化剂。本发明作为一种非金属催化剂用作质子交换膜燃料电池阴极催化剂时，长期运行表现出良好的抗腐蚀性稳定性，制备工艺流程简单、周期短，对环境无污染；且成本低廉、应用范围广泛。

主权项

一种燃料电池用炭凝胶催化剂，所述催化剂以间苯二酚、甲醛、配位化合物、金属无机盐和金属有机化合物为原料，采用如下过程制备而成：（1）将间苯二酚和溶剂P按0.1～10ml溶剂/1g间苯二酚的比例混合配制溶液A；（2）将金属盐加入到溶液A中混合均匀，得到溶液B，其中间苯二酚与金属盐中金属原子的摩尔比为10:1～1500:1；（3）向溶液B中加入质量浓度为20～40%的甲醛溶液，间苯二酚和甲醛的摩尔比为1:1～4:1，在20～100℃环境中持续搅拌直至反应形成溶胶凝胶前驱体；（4）将金属有机化合物和溶剂Q按照体积比10:1～1：10混合稀释，加热30～160℃下回流和配位化合物进行混合配位，反应0.5～12h，得到所需的金属配合物，用溶剂Q将得到的金属配合物的体积稀释2～10倍；其中金属有机化合物中的金属与配位化合物中的有机配体摩尔比为20:1～1:20；（5）将稀释后的金属配合物用0.5～2M氨水或者0.5～2M草酸，在25～70℃调节至PH=7，逐滴滴加到步骤（3）所得到的溶胶凝胶前驱体中，得到凝胶C；其中溶胶凝胶前驱体与金属配合物的体积比为10:1～1：10；（6）将凝胶C干燥老化处理3～12天，取出后粉碎研磨，得到固体粉末D；（7）将固体粉末D于600～1200℃氮化气氛处理1～10小时，惰性气体吹扫至室温即得到炭凝胶催化剂。