[发明专利]直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池催化剂的制备方法，具体地说，涉及一种直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法，属于燃料电池领域。

背景技术

直接甲醇燃料电池(DMFC)是将甲醇和氧气中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其具有能量密度高、燃料来源广泛、无需充电等优点，但由于其开发较晚，在许多技术方面上还不够成熟，仍然存在诸多不足之处，限制了其产业化的进程。

电极催化剂是直接甲醇燃料电池的一个重要组成部分，现有的阳极催化剂主要是Pt-Ru/C，目前的技术制备而成的Pt-Ru/C催化剂主要存在如下问题：(1)催化剂活性低，阳极极化高；(2)载量高，达到了2-4mg/cm²；(3)容易发生CO中毒现象。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种新的直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法，用于制备直接甲醇燃料电池的碳载铂钌催化剂。

本发明的直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳载体加入到表面活性剂中，超声振荡，得到分散浆液；

(2)加入Pt化合物和Ru化合物的水溶液，超声振荡，得到分散浆液；

(3)逐滴加入还原剂进行还原；

(4)待反应完全，过滤、洗涤、烘干，得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。

优选地，

所说的碳载体选自活性炭、碳纤维或碳纳米管；所说的表面活性剂选自烷基磺酸钠盐中的一种或多种；所说的Pt化合物选自铂卤化合物；所说的Ru化合物选自钌卤化合物；所说的还原剂选自甲醛、甲酸、硼氢化钠或硼氢化钾。

更加优选地，

所说的碳载体为活性炭。

所说的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

所说的铂卤化合物为氯铂酸或四氯化铂。

所说的钌卤化合物为三氯化钌。

所说的还原剂为硼氢化钠。

本发明具有如下技术效果：

(1)本发明的步骤简单，操作条件温和，易于规模化生产；

(2)采用本发明的方法制备的碳载铂钌催化剂，可以作为阳电极催化剂，甲醇的电催化氧化活性高，载量较低，只有1-2mg/cm²，低于一般的2-4mg/cm²，还具有较高的抗CO中毒能力。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

本实施例中，直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备步骤如下：

(1)将活性炭加入到十二烷基磺酸钠中，室温下超声振荡1小时，得到分散浆液；

(2)加入氯铂酸和三氯化钌的水溶液，室温下超声振荡1.5小时，得到分散浆液，其中活性炭∶铂∶钌的质量比为50∶2∶1；

(3)逐滴加入过量的硼氢化钠进行还原，75℃下回流4小时；

(4)待反应完全，过滤、洗涤、烘干，得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。

实施例2

本实施例中，直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备步骤如下：

(1)将碳纳米管加入到十二烷基苯磺酸钠中，室温下超声振荡1.5小时，得到分散浆液；

(2)加入四氯化铂和三氯化钌的水溶液，室温下超声振荡2小时，得到分散浆液，其中活性炭∶铂∶钌的质量比为50∶2∶1；

(3)逐滴加入过量的甲醛进行还原，85℃下回流3.5小时；

(4)待反应完全，过滤、洗涤、烘干，得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。

实施例3

本实施例中，直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备步骤如下：

(1)将碳纤维加入到十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合溶液中，室温下超声振荡2小时，得到分散浆液；

(2)加入四氯化铂和三氯化钌的水溶液，室温下超声振荡2.5小时，得到分散浆液，其中活性炭∶铂∶钌的质量比为50∶2∶1；

(3)逐滴加入过量的甲酸进行还原，90℃下回流3.5小时；

(4)待反应完全，过滤、洗涤、烘干，得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。