[发明专利]一种基于商业碳载体EC600J的氢气燃料电池用非贵金属催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于商业碳载体EC600J的氢气燃料电池用非贵金属催化剂及其制备方法。本发明通过将包含商业碳载体EC600J的前驱体材料进行混合后，采用一次烧结的方式，得到高氧还原活性的不含贵金属的催化剂。制备材料资源丰富、价格低廉、制备工艺简单、所得催化剂性能优良，为替代传统贵金属催化剂提供了可能性。结果表明，所得催化剂氧还原活性达到0.85V@1600r，比表面积达到600m²/g。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种基于商业碳载体EC600J的氢气燃料电池用非贵金属催化剂及其制备方法。

背景技术

氢气作为目前传统汽油机动力可替代能源，目前受到能源和电化学研究领域重视。氢燃料电池作为目前氢气动力系统载体，成为国内外整车厂开发重点。氢燃料电池作为交换膜燃料电池的一种，主要是通过将阴极(氧气侧)氧气进行还原，生成氢氧根，同时将阳极氢气侧进行电化学氧化，产生自由电子移动，提供电能。两过程均需要催化剂参与，但对电化学反应起到催化作用。其中阴极催化剂用量最大。

目前主要采用的是利用贵金属(铂、钯、铑等)或贵金属合金作为催化剂。鉴于贵金属资源有限，且目前市场价格居高不下，开发一种不含贵金属的氧还原催化剂迫在眉睫，也是各燃料电池开发课题组的主要研究目标。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于商业碳载体EC600J的氢气燃料电池用非贵金属催化剂及其制备方法，本发明提供的非贵金属催化剂不含贵金属，制备材料资源丰富、价格低廉、制备工艺简单、所得催化剂性能优良。

本发明提供了一种基于商业碳载体EC600J的氢气燃料电池用非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A)将第一部分的亚铁盐与EC600J混合，得到混合物；

B)将第二部分的亚铁盐与含氮芳香族化合物混合，得到混合物；

C)在保护气氛条件下，将步骤A)制备得到的混合物以及步骤B)制备得到的混合物混合后进行煅烧，得到煅烧产物；

D)在保护气氛条件下，将所述煅烧产物进行酸洗和烘干，得到非贵金属催化剂；

所述第一部分的亚铁盐与第二部分的亚铁盐选自醋酸亚铁或醋酸亚铁氨；

所述含氮芳香族化合物选自邻二氮杂菲或聚苯二胺。

本发明将亚铁盐分成两部分，其中，第一部分亚铁盐与EC600J混合，第二部分亚铁盐与含氮芳香族化合物混合。

本发明对上述混合的方法没有特殊限制，优选为球磨混合。

其中，所述第一部分的亚铁盐与第二部分的亚铁盐选自醋酸亚铁或硫酸亚铁铵，优选为醋酸亚铁；

所述含氮芳香族化合物选自邻二氮杂菲或聚苯二胺，优选为邻二氮杂菲。

所述第一部分的亚铁盐与第二部分的亚铁盐的质量比为3:1～5:1，优选为3.5:1～4.5:1。

所述第一部分的亚铁盐与EC600J的质量比为1:1～2:1。

所述第二部分的亚铁盐与含氮芳香族化合物的质量比为1:1～2:1，优选为1.2:1～1.8:1。

接着，在保护气氛条件下，将上述步骤制备得到的混合物混合后进行煅烧，得到煅烧产物。

其中，所述保护气氛为氩气，氩气纯度99.999％，所述保护气氛的压强为0.5～2.0bar。

所述煅烧的温度为900～1150℃，优选为950～1100℃，时间为60～120min，优选为80～100min。

然后，在保护气氛条件下，将所述煅烧产物进行酸洗和烘干，得到非贵金属催化剂；