[发明专利]一种燃料电池PtRh-C合金催化剂及其生产方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种燃料电池PtRh‑C合金催化剂及其生产方法和应用。该方法包括以下步骤：1)合成Pt‑Rh纳米线；2)将Pt‑Rh纳米线与炭黑共同溶解于溶剂中，得到混合溶液，再将所述混合溶液依次经过常温搅拌反应和离心分离，得到初级反应产物；3)向步初步反应产物中加入冰醋酸，并进行搅拌分散，得到中间反应产物；4)将中间反应产物进行加热保温，降温后，得到待纯化产物；5)将待纯化产物进行纯化，得到燃料电池PtRh‑C合金催化剂。本发明所提供的燃料电池PtRh‑C合金催化剂的生产方法可以得到高负载量的燃料电池PtRh‑C合金催化剂。并且，催化剂的负载量高，催化剂性能稳定，延长了实用寿命。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种燃料电池PtRh-C合金催化剂及其生产方法和应用。

背景技术

随着全球经济的发展，人类对能源的需求与日俱增。化石能源是人类目前主要的能源来源，而大量化石能源的使用，造成了能源短缺问题及一系列的环境问题。因此，开发清洁能源刻不容缓。近年来，质子交换膜染料电池受到各国科学家们的广泛关注。它是一种可以直接将化学能转化为电能的发电装置，具有功率密度大、能量转化效率高、绿色环保、结构简单等优点。其常用的阴极氧还原催化剂为碳裁铂，其中，金属铂的催化活性相对较高，但是碳载铂的稳定性有待提高，因此，限制了质子交换膜燃料电池的发展。经对现有相关材料的检索发现，涉及催化剂结构及金属参杂能显著提高催化剂的稳定性和催化性能。虽然，现有技术公开了PtRh纳米线的合成技术，但是，却为见以其生产高稳定性的PtRh-C合金催化剂的技术方案。另外，目前燃料电池铂碳催化剂依赖国外进口，基本被国外垄断。燃料电池催化剂进口价格高、到货周期长。资源有限，无法长久满足燃料电池发展的需要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种燃料电池PtRh-C合金催化剂及其生产方法和应用。

本发明所提供的技术方案如下：

一种燃料电池PtRh-C合金催化剂的生产方法，包括以下步骤：

1)合成Pt-Rh纳米线；

2)将步骤1)得到的Pt-Rh纳米线与炭黑共同溶解于溶剂中，得到混合溶液，再将所述混合溶液依次经过常温搅拌反应和离心分离，得到初级反应产物；

3)向步骤2)得到的所述初步反应产物中加入冰醋酸，并进行搅拌分散，得到中间反应产物；

4)将步骤3)得到的中间反应产物进行加热保温，降温后，得到待纯化产物；

5)将步骤4)得到的待纯化产物进行纯化，得到燃料电池PtRh-C合金催化剂。

基于上述技术方案，可以得到高负载量的燃料电池PtRh-C合金催化剂。并且，催化剂的性能稳定。

以上，常温为0～25℃。

具体的，Pt-Rh纳米线与炭黑的重量比为1～1.1：4。

进一步的，步骤2)中，用正己烷为溶剂溶解纳米线和炭黑，Pt-Rh纳米线与正己烷的重量比为1～1.1：1～2。

进一步的，步骤3)中，冰醋酸与初步反应产物重量之比为2～3:1。

基于上述技术方案，可以增加PtRh-C合金催化剂中Pt和Rh的负载量。

进一步的，采用冰醋酸，可以改变催化剂的结构，改善其性能，冰醋酸的质量分数为50wt％～70wt％。

进一步的，步骤4)中，加热保温的条件为保温时间1.5～2.5小时，保温温度为60～80℃。

基于上述技术方案，可以提升催化剂的催化性能的稳定性。