[发明专利]一种聚合物电解质燃料电池用催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚合物电解质燃料电池用催化剂的制备方法，包括如下步骤：将氯铂酸、氯金酸和氯化钴置于还原性醇溶液中；将碱性溶液加入至充分搅拌溶解均匀的溶液中，搅拌，得到溶液A；将溶液A置于微波反应器中进行微波反应，循环多次，得到前驱体A；将炭黑置于超纯水中进行超声和煮沸预处理，烘干；将预处理后的炭黑置于还原性醇溶液中，搅拌均匀分散，得到溶液B；将前驱体A置于溶液B中，磁力搅拌再采用盐酸溶液调节其pH值，过滤，得到滤渣A；使用超纯水对滤渣A进行洗涤，烘干，得到聚合物电解质燃料电池用催化剂；本发明相比于传统的热还原法，该方法合成工艺简单、安全系数高、可重复性高，具有可大规模生产的潜力。

技术领域

本发明涉及一种聚合物电解质燃料电池用催化剂的制备方法，属于燃料电池技术相关领域。

背景技术

为了应对当今社会日益显著的环境问题，现存的能源结构已经无法满足人们的日常需求，其结构改革势在必行；聚合物电解质燃料电池，作为一种将化学能转化为电能的装置，具有效率高、无污染等优点，因此在新能源汽车等领域有着广泛的应用前景；由于聚合物电解质燃料电池的发展时间较短，因此还有诸多困难需要克服，如电池寿命低、成本高等；其中，催化剂是阻碍聚合物电解质燃料电池进一步大规模应用的制约因素之一。

目前，国内外燃料电池用催化剂以Pt/C催化剂为主，并且以英国的庄信万丰Johnson Matthey和日本的田中TANAKA的技术最为成熟，但是随着美国能源部(Departmentof Energy，DOE)提出更高的技术指标，我们需要寻找更高性能的催化剂代替Pt/C催化剂，从而达到DOE指标，降低燃料电池的成本，提高燃料电池的性能。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种性能高、寿命长、重复性高及可大规模生产的聚合物电解质燃料电池用催化剂的制备方法，来解决现有Pt/C催化剂性能低、寿命短等问题。

本发明的技术解决方案是这样实现的：一种聚合物电解质燃料电池用催化剂的制备方法，包括如下步骤，

S 1，将氯铂酸、氯金酸和氯化钴置于还原性醇溶液中，并充分搅拌溶解均匀；

S2,将碱性溶液加入至S1步骤中充分搅拌溶解均匀的溶液中，边加边搅拌，直至溶液pH值为8～10，得到溶液A；

S3，将溶液A置于微波反应器中进行微波反应，采用间歇反应模式，循环多次，得到前驱体A；

S4，将炭黑置于超纯水中进行超声和煮沸预处理，处理完成后将其置于马弗炉中烘干；

S5，将预处理后的炭黑置于还原性醇溶液中，采用机械搅拌的方式将炭黑均匀分散，得到溶液B；

S6，将前驱体A置于溶液B中，并通过磁力搅拌一定时间后，再采用盐酸溶液调节其pH值，使溶液pH值调节为2～4，然后进行过滤，得到滤渣A；

S7，使用超纯水对滤渣A进行洗涤，直至在滤液中使用硝酸银溶液无法检测出氯离子后,将洗涤后的滤渣A烘干后，得到聚合物电解质燃料电池用催化剂，即PtAuCo/C复合型燃料电池用催化剂。

优选的一种方案，在步骤S1和S5中，所述还原性醇溶液为乙二醇、异丙醇或季戊四醇中的一种。

优选的一种方案，在步骤S2中，所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠其中一种的溶液。

优选的一种方案，在步骤S3中，微波反应器中进行微波反应，采用间歇反应模式：20s-ON/20s-OFF；其循环次数为2～8次。

优选的一种方案，在步骤S4中，所述炭黑为EC-300、EC-600J或XC-72R中的一种。

优选的一种方案，在步骤S6中，磁力搅拌的速率为800～1400rpm。