[发明专利]以碳化黄鹌菜绒毛负载铂为硼氢化钠燃料电池的催化剂

说明书

本发明提供一种以碳化黄鹌菜绒毛负载铂为硼氢化钠燃料电池的催化剂，制备黄鹌菜绒毛碳化管；取含有0.02‑0.06mol/L的NaPtCl₄和0.02mol dm^‑3的NaCl混合溶液作为电沉积液，采用3‑8mA cm^‑2电流，沉积0.5‑1.5h，最终得到以碳化黄鹌菜绒毛负载铂为硼氢化钠燃料电池的催化剂。本发明碳化黄鹌菜绒毛具有sp、sp2、sp3等多种杂化轨道特性，良好的电子导电性，可有效的提高电解液的快速渗透、电子的传导以及电极的电化学性能；中空碳化黄鹌菜绒毛壁有很多孔隙，可为反应物提供通道，黄鹌菜绒毛碳化管能将电氧化和水解产生的H₂封闭于管内，提高了NaBH₄的电氧化性能和利用率。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其涉及一种以碳化黄鹌菜绒毛负载铂为硼氢化钠燃料电池的 催化剂。

背景技术

直接硼氢化钠燃料电池是一种以液体NaBH4溶液为阳极燃料的燃料电池，其电极反应如 式(1)所示：

BH₄-+8OH-→BO₂-+4H₂O+8e- E＝-1.24V vs.SHE (1)

直接硼氢化钠燃料电池具有很高的能量密度(比能量为9300Wh/kg)、比容量(5668Ah/kg)和电池电压(阴极为O₂时1.64V)；NaBH₄不易燃、毒性低(除非吞食，否则无害)、 不产生CO₂，理论上NaBH4可以使用非铂催化剂；NaBH₄溶液能充当热交换介质来冷却电池 而无须额外的冷却板；水的电渗拖曳可用做阴极反应物，而无须象氢气那样需要润湿。这些 特性对于燃料电池的设计和组装是非常有益的。NaBH₄的研究主要是集中于贵金属(Pt、Pd、 Au等)和过渡金属(Ni、Co、储氢合金等)，最大的问题是NaBH₄的水解产生氢气，这大大 降低了燃料的利用率。因此，既要考虑抑制NaBH4水解，降低催化剂成本，还要保障高的电 子转移数、反应速率和电化学性能。

因此，实际过程中阳极的电极电势是处于硼氢化钠电氧化和氢气电氧化之间的混合电势； 如果水解释放的氢气过多，来不及发生电氧化反应，氢就以氢气的形势释放使得硼氢化物氧 化不完全，同时产生的氢气会加大电池设计时的难度。可参阅Stroman R,Jackson G,Garsany Y, et al.A calibrated hydrogen-peroxide direct-borohydridefuel cell model.J Power Sources,2014, 271:421–430以及Miley GH,Luo N,Mather J,et al.Direct NaBH4/H2O2 fuel cells[J].J Power Sources.2007,165:509-516。

发明内容

本发明的目的是为了提高NaBH₄的电氧化性能和利用率而提供一种以碳化黄鹌菜绒毛负 载铂为硼氢化钠燃料电池的催化剂。

本发明的目的是这样实现的：

一种以碳化黄鹌菜绒毛负载铂为硼氢化钠燃料电池的催化剂，由以下步骤制备而成：