CN109301262B - 一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，由以下质量份的原料组成：氯化铁6～10份、甲基橙1～3份、碳黑65～70份、石墨烯30～50份、壳寡糖6～8份、柠檬酸铁1～2份、三羟甲基丙烷0.3～0.6份、六亚甲基四胺0.1～0.3份、海藻酸钠0.03～0.05份、尿素2～3份、细菌纤维素1～3份。本发明制备的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂配方中没有贵重金属的添加，绿色无污染，在降低氢燃料电池成本的同时，提高了催化效率，加工工艺简单，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其是一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂。
背景技术
燃料电池是人类利用氢能的最佳方式，其是一种将燃料和氧化剂的化学能，通过电化学反应直接地、连续地转换成电能的电化学反应器，是继水力、火力和核电之后的第四种发电技术。燃料电池的电化学反应原理与一般的原电池、蓄电池虽基本相同，但其工作方式完全不同，燃料电池在工作时燃料在负极发生氧化反应，释放出电子，经过外电路到达正极，与氧化剂结合发生还原反应。燃料电池具有能量转换效率高、环境友好、比能量或者比功率高等诸多优点，氢燃料电池体系是由电堆、燃料供应系统、氧化剂供应系统、水供应系统、热管理系统和自动控制系统等构成。
在燃料电池中，一般使用铂为催化剂材料，通过在铂的表面吸附氢分子后在吸附点由分子分裂成原子状态，在低温下容易发生反应，而铂金属不仅价格昂贵，而且存在金属污染的问题，如何研究开发出一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂取代铂催化剂是相关研究工作者的工作热点。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，由以下质量份的原料组成：
Figure BDA0001762845930000011
Figure BDA0001762845930000021
上述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，所述碳黑为超导电碳黑。
上述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，所述细菌纤维素的粒度≤20μm。
上述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，制备过程如下：
(1)称取三羟甲基丙烷和尿素，将二者混合在一起后，投入16倍重量的乙醇中，在混料机中搅拌混合1～2h，得到混合物1；
(2)称取三氯化铁和甲基橙，将三氯化铁溶解于甲基橙溶液当中，混合搅拌，直至三氯化铁溶解完全，得到混合物2；
(3)将混合物1和混合物2放置于同一搅拌器中，进行搅拌混合得到混合物3；
(4)将壳寡糖、六亚甲基四胺和海藻酸钠搅拌混合，投入到18～20倍重量的乙醇中，搅拌混合2～3h后，获得混合物4；
(5)称取碳黑和柠檬酸铁，投入混合机中，加入混合物3，搅拌均匀后出料，然后进行微波处理5～6min，获得混合物5；
(6)将混合物5投入球磨机，混合物4作为球磨液，球磨混合15～18h，获得混合物6；
(7)将混合物6减压蒸馏以回收乙醇，并将蒸发后获得的粉末在氮气氛围下进行高温热解处理，所述高温热解处理需要首先在500～510℃下处理38～40min，然后升温至1240～1250℃处理55～58min，自然冷却，获得混合物7；
(8)将所得的混合物7采用去离子水冲洗5～7次，在115～120℃下烘干后即可得最终产物。
上述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，所述步骤(5)中微波处理频率为2.45GHz，功率为1000W。
与现有技术相比，本发明具有以下突出性特点和有益性效果：
本发明的有益效果是，本发明制备的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂配方中没有贵重金属的添加，绿色无污染，在降低氢燃料电池成本的同时，提高了催化效率，相关加工工艺简单，具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
【实施例1】
一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，由以下质量份的原料组成：
Figure BDA0001762845930000031
Figure BDA0001762845930000041
具体的，所述碳黑为超导电碳黑，所述细菌纤维素的粒度≤20μm。
上述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂的制备过程如下：
(1)称取三羟甲基丙烷和尿素，将二者混合在一起后，投入16倍重量的乙醇中，在混料机中搅拌混合1h，得到混合物1；
(2)称取三氯化铁和甲基橙，将三氯化铁溶解于甲基橙溶液当中，混合搅拌，直至三氯化铁溶解完全，得到混合物2；
(3)将混合物1和混合物2放置于同一搅拌器中，进行搅拌混合得到混合物3；
(4)将壳寡糖、六亚甲基四胺和海藻酸钠搅拌混合，投入到18倍重量的乙醇中，搅拌混合2h后，获得混合物4；
(5)称取碳黑和柠檬酸铁，投入混合机中，加入混合物3，搅拌均匀后出料，然后进行微波处理5min，获得混合物5；所述微波处理频率为2.45GHz，功率为1000W；
(6)将混合物5投入球磨机，混合物4作为球磨液，球磨混合15h，获得混合物6；
(7)将混合物6减压蒸馏以回收乙醇，并将蒸发后获得的粉末在氮气氛围下进行高温热解处理，所述高温热解处理需要首先在500℃下处理38min，然后升温至1240℃处理55min，自然冷却，获得混合物7；
(8)将所得的混合物7采用去离子水冲洗5次，在115℃下烘干后即可得最终产物。
【实施例2】
一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，由以下质量份的原料组成：
Figure BDA0001762845930000042
Figure BDA0001762845930000051
具体的，所述碳黑为超导电碳黑，所述细菌纤维素的粒度≤20μm。
所述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，制备过程如下：
(1)称取三羟甲基丙烷和尿素，将二者混合在一起后，投入16倍重量的乙醇中，在混料机中搅拌混合2h，得到混合物1；
(2)称取三氯化铁和甲基橙，将三氯化铁溶解于甲基橙溶液当中，混合搅拌，直至三氯化铁溶解完全，得到混合物2；
(3)将混合物1和混合物2放置于同一搅拌器中，进行搅拌混合得到混合物3；
(4)将壳寡糖、六亚甲基四胺和海藻酸钠搅拌混合，投入到20倍重量的乙醇中，搅拌混合3h后，获得混合物4；
(5)称取碳黑和柠檬酸铁，投入混合机中，加入混合物3，搅拌均匀后出料，然后进行微波处理6min，获得混合物5；所述微波处理频率为2.45GHz，功率为1000W；
(6)将混合物5投入球磨机，混合物4作为球磨液，球磨混合18h，获得混合物6；
(7)将混合物6减压蒸馏以回收乙醇，并将蒸发后获得的粉末在氮气氛围下进行高温热解处理，所述高温热解处理需要首先在510℃下处理40min，然后升温至1250℃处理58min，自然冷却，获得混合物7；
(8)将所得的混合物7采用去离子水冲洗7次，在120℃下烘干后即可得最终产物。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，其特征在于，由以下质量份的原料组成：
Figure FDA0003459782480000011
一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，制备过程如下：
(1)称取三羟甲基丙烷和尿素，将二者混合在一起后，投入16倍重量的乙醇中，在混料机中搅拌混合1～2h，得到混合物1；
(2)称取三氯化铁和甲基橙，将三氯化铁溶解于甲基橙溶液当中，混合搅拌，直至三氯化铁溶解完全，得到混合物2；
(3)将混合物1和混合物2放置于同一搅拌器中，进行搅拌混合得到混合物3；
(4)将壳寡糖、六亚甲基四胺和海藻酸钠搅拌混合，投入到18～20倍重量的乙醇中，搅拌混合2～3h后，获得混合物4；
(5)称取碳黑和柠檬酸铁，投入混合机中，加入混合物3，搅拌均匀后出料，然后进行微波处理5～6min，获得混合物5；
(6)将混合物5投入球磨机，混合物4作为球磨液，球磨混合15～18h，获得混合物6；
(7)将混合物6减压蒸馏以回收乙醇，并将蒸发后获得的粉末在氮气氛围下进行高温热解处理，所述高温热解处理需要首先在500～510℃下处理38～40min，然后升温至1240～1250℃处理55～58min，自然冷却，获得混合物7；
(8)将所得的混合物7采用去离子水冲洗5～7次，在115～120℃下烘干后即可得最终产物。
2.根据权利要求1所述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，其特征在于，所述碳黑为超导电碳黑。
3.根据权利要求1所述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，其特征在于，所述细菌纤维素的粒度≤20μm。
4.根据权利要求1所述的一种绿色无污染的氢燃料电池催化剂，其特征在于，所述步骤(5)中微波处理频率为2.45GHz，功率为1000W。
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