CN101635359A - 直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将碳载体加入到表面活性剂中,超声振荡,得到分散浆液;(2)加入Pt化合物和Ru化合物的水溶液,超声振荡,得到分散浆液;(3)逐滴加入还原剂进行还原;(4)待反应完全,过滤、洗涤、烘干,得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。本发明具有如下技术效果:(1)本发明的步骤简单,操作条件温和,易于规模化生产;(2)采用本发明的方法制备的碳载铂钌催化剂,可以作为阳电极催化剂,甲醇的电催化氧化活性高,载量较低,只有1-2mg/cm2,低于一般的1-2mg/cm2。还具有较高的抗CO中毒能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池催化剂的制备方法,具体地说,涉及一种直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法,属于燃料电池领域。
背景技术
直接甲醇燃料电池(DMFC)是将甲醇和氧气中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置,其具有能量密度高、燃料来源广泛、无需充电等优点,但由于其开发较晚,在许多技术方面上还不够成熟,仍然存在诸多不足之处,限制了其产业化的进程。
电极催化剂是直接甲醇燃料电池的一个重要组成部分,现有的阳极催化剂主要是Pt-Ru/C,目前的技术制备而成的Pt-Ru/C催化剂主要存在如下问题:(1)催化剂活性低,阳极极化高;(2)载量高,达到了2-4mg/cm2;(3)容易发生CO中毒现象。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题,本发明提供一种新的直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法,用于制备直接甲醇燃料电池的碳载铂钌催化剂。
本发明的直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将碳载体加入到表面活性剂中,超声振荡,得到分散浆液;
(2)加入Pt化合物和Ru化合物的水溶液,超声振荡,得到分散浆液;
(3)逐滴加入还原剂进行还原;
(4)待反应完全,过滤、洗涤、烘干,得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。
优选地,
所说的碳载体选自活性炭、碳纤维或碳纳米管;所说的表面活性剂选自烷基磺酸钠盐中的一种或多种;所说的Pt化合物选自铂卤化合物;所说的Ru化合物选自钌卤化合物;所说的还原剂选自甲醛、甲酸、硼氢化钠或硼氢化钾。
更加优选地,
所说的碳载体为活性炭。
所说的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。
所说的铂卤化合物为氯铂酸或四氯化铂。
所说的钌卤化合物为三氯化钌。
所说的还原剂为硼氢化钠。
本发明具有如下技术效果:
(1)本发明的步骤简单,操作条件温和,易于规模化生产;
(2)采用本发明的方法制备的碳载铂钌催化剂,可以作为阳电极催化剂,甲醇的电催化氧化活性高,载量较低,只有1-2mg/cm2,低于一般的2-4mg/cm2,还具有较高的抗CO中毒能力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
本实施例中,直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备步骤如下:
(1)将活性炭加入到十二烷基磺酸钠中,室温下超声振荡1小时,得到分散浆液;
(2)加入氯铂酸和三氯化钌的水溶液,室温下超声振荡1.5小时,得到分散浆液,其中活性炭∶铂∶钌的质量比为50∶2∶1;
(3)逐滴加入过量的硼氢化钠进行还原,75℃下回流4小时;
(4)待反应完全,过滤、洗涤、烘干,得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。
实施例2
本实施例中,直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备步骤如下:
(1)将碳纳米管加入到十二烷基苯磺酸钠中,室温下超声振荡1.5小时,得到分散浆液;
(2)加入四氯化铂和三氯化钌的水溶液,室温下超声振荡2小时,得到分散浆液,其中活性炭∶铂∶钌的质量比为50∶2∶1;
(3)逐滴加入过量的甲醛进行还原,85℃下回流3.5小时;
(4)待反应完全,过滤、洗涤、烘干,得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。
实施例3
本实施例中,直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备步骤如下:
(1)将碳纤维加入到十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合溶液中,室温下超声振荡2小时,得到分散浆液;
(2)加入四氯化铂和三氯化钌的水溶液,室温下超声振荡2.5小时,得到分散浆液,其中活性炭∶铂∶钌的质量比为50∶2∶1;
(3)逐滴加入过量的甲酸进行还原,90℃下回流3.5小时;
(4)待反应完全,过滤、洗涤、烘干,得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。
Claims (7)
1、直接甲醇燃料电池碳载铂钌催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将碳载体加入到表面活性剂中,超声振荡,得到分散浆液;
(2)加入Pt化合物和Ru化合物的水溶液,超声振荡,得到分散浆液;
(3)逐滴加入还原剂进行还原;
(4)待反应完全,过滤、洗涤、烘干,得到铂、钌电沉积在碳载体上的成品催化剂Pt-Ru/C。
2、根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法,其特征在于,所说的碳载体选自活性炭、碳纤维或碳纳米管;所说的表面活性剂选自烷基磺酸钠盐中的一种或多种;所说的Pt化合物选自铂卤化合物;所说的Ru化合物选自钌卤化合物;所说的还原剂选自甲醛、甲酸、硼氢化钠或硼氢化钾。
3、根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法,其特征在于,所说的碳载体为活性炭。
4、根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法,其特征在于,所说的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。
5、根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法,其特征在于,所说的铂卤化合物为氯铂酸或四氯化铂。
6、根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法,其特征在于,所说的钌卤化合物为三氯化钌。
7、根据权利要求2所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法,其特征在于,所说的还原剂为硼氢化钠。
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