[发明专利]具备均相辅助催化及多孔碳载铂催化的直接甲醇燃料电池

权利要求书

1.一种含均相助催化剂(VO)SO₄的改性甲醇燃料，其特征在于，是通过下述方法制备获得的：

取1升质量浓度5~10wt%的硫酸，加热至50~70℃；加入0.1~1 mol 的V₂O₅，搅拌下反应5h，过滤得到 (VO₂)₂SO₄硫酸溶液；冷却至室温后，加入1~4升质量浓度50~60 wt%的甲醇水溶液，混合均匀使(VO₂)₂SO₄转变为(VO)SO₄，得到含均相助催化剂(VO)SO₄的改性甲醇燃料。

2.基于权利要求1所述含均相助催化剂(VO)SO₄的改性甲醇燃料的直接甲醇燃料电池，其特征在于，是通过下述方法制备获得的：

（1）取0.1克粉末状Pt担载多级孔碳催化剂，放入研钵中与作为粘合剂的全氟磺酸树脂水溶液进行混合研磨，后者质量浓度为5wt%；继续加入乙醇和水，混合均匀得膏状物，控制催化剂与全氟磺酸树脂水溶液、乙醇、水的质量比为1∶7∶3∶3；将膏状物分别涂敷在亲水碳纸和憎水碳纸上，阴干后在温度150 ^oC、压力100 kg cm^-2下压制成型，分别制得阳极和阴极；

（2）将阳极和阴极的催化剂层侧与隔膜相对，按常规方式组装形成三明治结构；然后将阳极-隔膜-阴极结构与设有燃料进出口和氧气进出口的不锈钢夹板、密封圈组装成燃料电池；

（3）从燃料进口加入含均相辅均相助催化剂的甲醇燃料，使甲醇燃料流过阳极；通入氧气使其流过阴极，接上负载即能实现燃料电池发电。

3.根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述Pt担载多级孔碳催化剂是通过下述方法制备获得的：

（1）将硫脲溶解于其4倍质量的去离子水中得到硫脲溶液，将氯铂酸钾溶解于其20倍质量的去离子水中得到氯铂酸钾溶液；将一水葡萄糖溶解于等质量的去离子水中得到葡萄糖溶液；氯化钠溶解于其4倍质量的去离子水中得到氯化钠溶液；

（2）将氯铂酸钾溶液加入硫脲溶液中，搅拌2h得到配位化合物溶液，控制Pt与硫脲的摩尔比为 1:2；

（3）将葡萄糖溶液加入配位化合物溶液中，使葡萄糖与制备配位化合物溶液所用硫脲的摩尔比为 3:1；然后置于85 ℃水浴中，滴加 10wt% 盐酸使pH值处于1，充分搅拌进行聚合反应；反应45 分钟后加入氯化钠溶液终止聚合，冷却得到铂配位的葡萄糖硫脲预聚体与氯化钠的混合溶液，其中氯化钠的摩尔数是反应所用葡萄糖摩尔数的10倍；

（4）通过蠕动泵将反应所得混合溶液滴入装有液氮的杜瓦瓶中进行闪冻，得到球形颗粒；然后移至冷冻真空干燥器干燥24小时，得到前驱体；

（5）将前驱体置于管式炉中，在N₂气氛保护下先以10 °C min^-1的速率升温至160°C保温2 h，进行预聚体的充分聚合；然后再以同样的速率升温至 900 °C保温2 h，完成碳化过程；随炉冷却后研磨粉碎，用去离子水清洗、过滤、真空干燥，得到Pt担载多级孔碳催化剂。

4.根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述Pt担载多级孔碳催化剂的粉末粒径﹤400目。

5.根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述亲水碳纸和憎水碳纸的面积为2×2平方厘米。

6.根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池，其特征在于，所述隔膜是质子交换膜。