[发明专利]一种低铂燃料电池催化剂Pt/DC-N的制备方法

说明书

本发明涉及一种低铂燃料电池催化剂Pt/DC‑N的制备方法，其将缺陷碳基底与去离子水混合均匀；然后加入六水合氯铂酸、双氰胺混合均匀，烘干得到粉末样品；置于惰性气氛下550‑650℃煅烧2‑4 h，即得。本发明利用强碱KOH对碳基底刻蚀，得到了具有缺陷的碳基底，通过碳缺陷来捕获金属原子，利用杂原子掺杂可诱导电荷转移到碳附近的掺杂位点，引起电荷重新分布，提高其催化性能；并且CV循环10000圈后，半波电位仅下降9mV，应用到酸性燃料电池中，峰值功率密度达1.24W，性能优异。通过电感耦合等离子光谱发生仪(ICP)测得Pt质量百分数是5%，在保证催化性能的同时，降低了催化剂的制造成本。

技术领域

本发明属于无机纳米材料化学及电化学技术领域，具体涉及一种低铂燃料电池催化剂材料Pt/DC-N的制备方法及其在提高酸性燃料电池性能方面的应用。

背景技术

面对全球能源消耗日渐增多，环境问题日益恶化，传统的化石燃料不可再生，且使用时导致污染环境，所以发展高效清洁新能源是人类社会发展的必然选择。质子交换膜燃料电池作为新型能源的典型代表，具有高转换效率、清洁无污染、无振动噪音低等优点，可广泛的应用于日常生活、军事、交通运输等领域，被认为有潜力改变消耗全球60%石油的交通运输业，对汽车行业具有十分重要的意义，适合大力推行发展。

氧还原（ORR）反应作为燃料电池中关键的电化学反应，越来越受到人们的关注。为了提高能量转换效率，目前迫切需要一种电化学催化剂来有效提高ORR的动力学反应速率。实用的ORR电催化剂应具有以下三个特征：高活性，高寿命，低成本，尤其是铂基催化剂材料，由于其优异的性能，在催化领域仍占有重要的地位。尽管如此，由于铂昂贵且稀缺，同时也限制了铂基催化剂的大规模应用。近年来，也有人从事非铂催化剂的研究，但是非铂催化剂的催化性能难以满足现有质子交换膜燃料电池的需求。为了满足燃料电池对催化活性和催化剂成本的要求，通过对催化剂改性，降低催化剂中铂的用量在一定程度上降低了催化剂的成本，但同时催化活性也有所降低。随着阴极铂载量降低,阴极动力学将发生两方面的变化:(1)由于阴极工作电势的下降而导致电催化动力学的改变;(2)由于阴极电催化活性表面积的减少而导致催化层中的局域传质动力学的改变。以上两个改变均朝着不利的方向进行,使低铂燃料电池性能大幅恶化,成为低铂燃料电池的主要技术障碍。