[发明专利]一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，采用金属钴粉和金属铁粉作为活性材料，多孔碳材料作为载体，具体制备步骤如下：

（1）按质量份称取纯金属钴粉2-5份、金属铁粉6-15份和多孔碳材料18-30份，金属钴粉与金属铁粉均匀混合后，得到钴铁金属活性材料，再与所述多孔碳材料一起加入球磨机中，经过高速球磨复合，得到多孔碳材料/钴铁金属复合材料；所述金属钴粉的粒径为50-300nm，所述金属铁粉的粒径为50-200nm，所述多孔碳材料为石墨烯泡沫、碳纳米管和碳气凝胶中的一种，所述多孔碳材料的孔径为5-50nm，粒径为10-100μm；

（2）称取共纺高分子聚合物粉体20-25份，加入溶剂40-55份进行稀释搅拌，再加入多孔碳材料/钴铁金属复合材料20-23份，高速搅拌分散，配制成混合均匀的电纺聚合物浆料；

（3）将所述电纺聚合物浆料加入静电纺丝装置注射泵腔室，将多孔磁致伸缩面板固定在接地的铝箔上作为接受屏，启动注射泵，调节推进速度为1-200mL/h，调节工作电压为25-50kV，控制电纺时间为5-25分钟，在所述多孔磁致伸缩面板上沉积形成催化剂层；

（4）将沉积催化剂层的多孔磁致伸缩面板放入60-120℃的烘箱中，烘干30min，将溶剂蒸干，得到非铂催化剂的质子交换膜。

2.如权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，所述球磨机的转速控制在1200-3000rpm，采用不锈钢球磨介质，介质球的直径为1-5mm。

3.如权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，所述共纺高分子聚合物的纳米纤维直径为50-250nm，所述共纺高分子聚合物粉体为聚偏氟乙烯／聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯／聚氨酯、聚偏二氟乙烯／六氟丙烯、聚苯胺／聚苯乙烯、聚苯胺／聚环氧乙烷、聚苯胺／聚甲基丙烯酸甲酯、Nafion／聚偏氟乙烯、Nafion／聚四氟乙烯、Nafion／聚环氧乙烷、Nafion／聚乙烯醇中的一种。

4.如权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，所述溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇或丙三醇中的一种或两种以上的混合。

5.如权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，所述高速搅拌的速度为500-2000rpm。

6.如权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，所述多孔磁致伸缩面板为金属磁致伸缩材料或铁氧体磁致伸缩材料，面板孔径为10-500μm。

7.如权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，所述多孔磁致伸缩面板上沉积形成催化剂层厚度为0.5-2μm。

8.如权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池非铂催化剂，其特征在于，所述烘箱中的气压控制在20-80kPa。