CN114361488A - 一种铂基催化层及其制备方法与应用 - Google Patents
一种铂基催化层及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114361488A CN114361488A CN202111590464.9A CN202111590464A CN114361488A CN 114361488 A CN114361488 A CN 114361488A CN 202111590464 A CN202111590464 A CN 202111590464A CN 114361488 A CN114361488 A CN 114361488A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platinum
- catalyst
- carbon
- catalyst layer
- based catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本申请提出的一种铂基催化层的制备方法，包括如下步骤：(1)采用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理，得到预处理的碳载铂基催化剂；(2)将步骤(1)预处理的碳载铂基催化剂与离子导体加入第一溶剂中，均匀分散，得到催化剂浆料；(3)将步骤(2)的催化剂浆料制备成催化层，然后组装成膜电极，接着进行电化学氧化，得到铂基催化层。通过本发明的制备方法，可以制备得到高效、低铂、传质优化的催化层，该催化层可以有效改善气体、离聚物和催化剂组成的三相界面。本发明提供的催化层可以有效提升催化剂的利用率，并促进催化层的氧气传质能力，更有利于开发适宜中、高电流密度工作条件的低铂膜电极，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种铂基催化层及其制备方法与应用。
背景技术
发展氢能是一个很重要的途径。氢气作为一种新型能源载体具有很多优势，比如来源广泛、能量密度高、电力和氢气转换方式多样化、清洁无污染等。在氢能源体系中，质子交换膜燃料电池(PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)是非常关键的组成部分，它是一种将储存在氢气中的化学能转化成电能的电化学装置，具有能量转换效率高、零碳排放、响应快、可低温快速启动、比功率高等优点，在新能源交通工具、备用电源、船舶、无人机等领域具有广泛的应用前景。
膜电极(MEA，Membrane Electrode Assembly)是质子交换膜燃料电池的核心部件，主要由五部分组成：阳极和阴极的扩散层、阳极和阴极催化层以及最中间的全氟磺酸质子交换膜。催化层是膜电极的关键部分，是发生阳极氢气氧化(HOR，Hydrogen OxidationReaction)和阴极氧还原(ORR，Oxygen Reduction Reaction)电化学反应的场所。
催化层的制备主要分为两步，首先将催化剂和全氟磺酸离子交联聚合物分散在溶剂中形成催化剂浆料，再通过静电喷雾、超声喷涂、刮涂法、狭缝涂布、凹版涂布等技术将浆料附着在质子交换膜或者气体扩散层的表面。优化膜电极性能主要从三个方面入手：传质极化优化、活化极化优化、欧姆极化优化。其中，催化层的活化极化和传质极化非常重要，尤其对于低铂膜电极在中、高电流密度下的电化学性能。催化层中Nafion树脂起到粘结和传导质子的作用，但是其侧链上磺酸根基团很容易导致铂基催化剂表面中毒，从而降低催化剂利用率。同时，在气体、离聚物、催化剂组成的三相界面中，Nafion 覆盖在铂催化剂表面，导致氧气到达催化剂表面的传质阻力大大增加，从而增加了传质极化损失。
发明内容
基于此，本发明提供一种铂基催化层及其制备方法与应用，旨在解决降低催化层中离聚物对催化剂的毒化作用以及氧气在催化层中传质阻力、改善膜电极电化学性能输出等问题。本申请能够有效降低催化层中离聚物对催化剂的毒化作用以及氧气在催化层中传质阻力，有效改善膜电极的电化学性能输出。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种铂基催化层的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理，得到预处理的碳载铂基催化剂；
(2)将步骤(1)预处理的碳载铂基催化剂与离子导体加入第一溶剂中，均匀分散，得到催化剂浆料；所述离子导体与所述碳载铂基催化剂的碳载体的质量比为(0.5-1.1)：1，所述催化剂浆料中的固含量为1％-15％；
(3)将步骤(2)的催化剂浆料制备成催化层，然后组装成膜电极，接着进行电化学氧化，得到铂基催化层。
步骤(1)中，
优选的，所述巯基化合物为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙酸铵、巯基乙胺、十八硫醇、1-巯基丙-2-醇、16-巯基-1-十六烷醇、2-巯基-3-甲基-1-丁醇、(2S)-2-巯基丁酸、巯基丁酸、巯基嘧啶、6-巯基己-1-醇、6-巯基-己酸和3-巯基-1-丙醇中的一种或者至少两种的混合物。
优选的，所述碳载铂基催化剂为碳载体负载铂或/和碳载体负载铂基合金催化剂。
所述碳载体负载铂合金催化剂优选为PtCo/C、PtN i/C、PtFe/C、PtCu/C 和PtCoMn/C中的一种或者至少两种的混合物。
所述表面处理通过如下方法进行：将所述巯基化合物和所述碳载铂基催化剂加入第二溶剂中，分散均匀，配置成所述巯基化合物的质量百分比含量为0.01wt％～5wt％、所述碳载铂基催化剂质量百分比含量为0.01wt％～10wt％的混合溶液，抽滤或离心，取固体并洗涤，干燥，得到预处理的碳载铂基催化剂。
所述第二溶剂优选为水、乙醇和异丙醇中的一种或至少两种的混合物。
所述分散均匀通过磁力搅拌或者超声振动实现。
所述干燥为加热真空干燥或者冷冻真空干燥。
步骤(2)中，
优选的，所述第一溶剂为水、乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇和乙二醇中的一种或者至少两种的混合物。
所述分散通过磁力搅拌、超声波分散处理、球磨分散或者高速分散机处理实现。
步骤(3)中，
所述催化层的制备通过喷涂法、刮涂法，狭缝涂布法或凹版涂布法实现。
例如全氟磺酸质子交换膜通过直涂法或者采用模板基底涂布结合热压转印的方法制备附着在质子交换膜表面的催化层。
另一方面，本发明还提供由上述制备方法得到的铂基催化层。所述铂基催化层在质子交换膜燃料电池中进行应用。
在本申请中，通过电化学氧化方法，可以去除催化剂表面的巯基化合物，保证得到的铂基催化层具有高催化剂利用率、且传质优化。
相对于现有技术，本申请具有如下技术效果：通过本发明的制备方法，可以制备得到高效、低铂、传质优化的催化层，该催化层可以有效改善气体、离聚物和催化剂组成的三相界面。一方面，该催化层可以有效降低Nafion离聚物侧链磺酸基团对铂基催化剂表面的毒化作用，使其暴露更多的活性位点，降低膜电极的活化极化损失，提高催化剂利用率；另一方面，在该催化层中，离聚物并未与催化剂中的铂纳米颗粒直接接触，从而更有利于氧气快速转移至铂表面，加快氧气的传质能力。本发明提供的催化层可以有效提升催化剂的利用率，并促进催化层的氧气传质能力，更有利于开发适宜中、高电流密度工作条件的低铂膜电极，具有良好的应用前景。此外，本发明的制备方法工艺可控，可重复性高，能够有效降低高性能膜电极的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例中铂基催化层的制备方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例2所得的铂基催化层的扫描电镜图片。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
目前，优化膜电极性能主要从三个方面入手：传质极化优化、活化极化优化、欧姆极化优化。其中，催化层的活化极化和传质极化非常重要，尤其对于低铂膜电极在中、高电流密度下的电化学性能。催化层中Nafion树脂起到粘结和传导质子的作用，但是其侧链上磺酸根基团很容易导致铂基催化剂表面中毒，从而降低催化剂利用率。同时，在气体、离聚物、催化剂组成的三相界面中，Nafion覆盖在铂催化剂表面，导致氧气到达催化剂表面的传质阻力大大增加，从而增加了传质极化损失。因此，优化三相界面，降低Nafion对铂催化剂的毒化作用，提高催化层氧传质能力，是提高膜电极性能的重要途径。基于此，有必要提供一种铂基催化层及其制备方法与应用以解决上述技术问题。
本发明提供一种铂基催化层及其制备方法与应用，旨在解决降低催化层中离聚物对催化剂的毒化作用以及氧气在催化层中传质阻力、改善膜电极电化学性能输出等问题。本申请能够有效降低催化层中离聚物对催化剂的毒化作用以及氧气在催化层中传质阻力，有效改善膜电极的电化学性能输出。
具体的，一方面，如图1所示，本发明实施例提供一种铂基催化层的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理，得到预处理的碳载铂基催化剂；
(2)将步骤(1)预处理的碳载铂基催化剂与离子导体加入第一溶剂中，均匀分散，得到催化剂浆料；所述离子导体与所述碳载铂基催化剂的碳载体的质量比为(0.5-1.1)：1，所述催化剂浆料中的固含量为1％-15％；
(3)将步骤(2)的催化剂浆料制备成催化层，然后组装成膜电极，接着进行电化学氧化，得到铂基催化层。
步骤(1)中，
优选的，所述巯基化合物为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙酸铵、巯基乙胺、十八硫醇、1-巯基丙-2-醇、16-巯基-1-十六烷醇、2-巯基-3-甲基-1-丁醇、(2S)-2-巯基丁酸、巯基丁酸、巯基嘧啶、6-巯基己-1-醇、6-巯基-己酸和3-巯基-1-丙醇中的一种或者至少两种的混合物。
优选的，所述碳载铂基催化剂为碳载体负载铂或/和碳载体负载铂基合金催化剂。
所述碳载体负载铂合金催化剂优选为PtCo/C、PtNi/C、PtFe/C、PtCu/C 和PtCoMn/C中的一种或者至少两种的混合物。
所述表面处理通过如下方法进行：将所述巯基化合物和所述碳载铂基催化剂加入第二溶剂中，分散均匀，配置成所述巯基化合物的质量百分比含量为0.01wt％～5wt％、所述碳载铂基催化剂质量百分比含量为0.01wt％～10wt％的混合溶液，抽滤或离心，取固体并洗涤，干燥，得到预处理的碳载铂基催化剂。
所述第二溶剂优选为水、乙醇和异丙醇中的一种或至少两种的混合物。
所述分散均匀通过磁力搅拌或者超声振动实现。
所述干燥为加热真空干燥或者冷冻真空干燥。
步骤(2)中，
优选的，所述第一溶剂为水、乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇和乙二醇中的一种或者至少两种的混合物。
优选地，所述离子导体为全氟磺酸树脂。
优选地，所述全氟磺酸树脂为Naf ion D520、Nafion D2020以及Aqu iv ion 系列中的一种或至少两种的混合物。
所述分散通过磁力搅拌、超声波分散处理、球磨分散或者高速分散机处理实现。
步骤(3)中，
所述催化层的制备通过喷涂法、刮涂法，狭缝涂布法或凹版涂布法实现。一般的，制得的所述催化层中的Pt载量为0.1-0.5mg/cm2。
例如全氟磺酸质子交换膜通过直涂法或者采用模板基底涂布结合热压转印的方法制备附着在质子交换膜表面的催化层。
所述电化学氧化通过如下方式实现：使阳极通入H2、阴极通入N2，采用循环伏安法，以电位区间为0.05-1.2V、扫速为10-50mV/s进行氧化。通过电化学氧化处理，可以有效除去Pt表面吸附的巯基化合物。
另一方面，本发明还提供由上述制备方法得到的铂基催化层。所述铂基催化层在质子交换膜燃料电池中进行应用。
在本申请中，通过电化学氧化方法，可以去除催化剂表面的巯基化合物，保证得到的铂基催化层具有高催化剂利用率、且传质优化。
实施例1
本发明实施例提供了质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，包括如下步骤：
(1)利用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理：先将100mL水和 100mL乙醇混合，加入5mL巯基丙酸，再加入1.0g商业铂碳催化剂40wt％ Pt/C，搅拌24小时。进行离心洗涤，再在真空条件50℃干燥10h；
(2)催化剂浆料制备：称取处理后的Pt/C催化剂1g，以7.5g去离子水和8.5g异丙醇的混合溶液作为溶剂，再加入2.5g Nafion D2020(20wt％)，利用高速分散机8000rpm的速度分散处理3h。再将其至于真空脱泡剂中处理 0.5h，即可制得催化剂浆料。所述NafionD2020与所述碳载铂基催化剂的碳载体的质量比为0.5：1，所述催化剂浆料中的固含量为1％；
(3)催化层的制备：采用刮涂法将催化剂浆料涂覆到光滑的PTFE基底表面，采用加热平台进行干燥，加热平台温度为50℃；制得的催化层中的Pt 载量为0.3mg/cm2。干燥处理后，将涂覆好催化层的两片PTFE置于质子交换膜的两侧，采用热压工艺进行转印，温度为120℃，压强为2MPa，时间为200 s。揭除PTFE基底，即可制备出CCM。将CCM于阳极、阴极扩散层组装成 MEA，阳极通入氢气，阴极通入氮气，湿度为100％，循环扫描伏安区间为 0.05-1.1V，扫速为50mV s-1，扫描圈数为20圈。经过电化学氧化法即可去除催化层中的巯基化合物，构建优化后的三相界面。其扫描电镜图片如图2 所示。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(1)中将巯基丙酸更换为16-巯基-1-十六硫醇。
实施例3
本发明实施例提供了质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，包括如下步骤：
(1)利用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理：先将100mL水和 100mL乙醇混合，加入5mL巯基丙酸，再加入1.0g商业铂碳催化剂40wt％ Pt/C，搅拌24小时。进行离心洗涤，再在真空条件50℃干燥10h；
(2)催化剂浆料制备：称取处理后的Pt/C催化剂1g，以7.5g去离子水和8.5g异丙醇的混合溶液作为溶剂，再加入2.5g Naf ion D520(20wt％)，利用高速分散机8000rpm的速度分散处理3h。再将其至于真空脱泡剂中处理 0.5h，即可制得催化剂浆料。所述NafionD520与所述碳载铂基催化剂的碳载体的质量比为0.7：1，所述催化剂浆料中的固含量为10％；
(3)催化层的制备：采用刮涂法将催化剂浆料涂覆到光滑的PTFE基底表面，采用加热平台进行干燥，加热平台温度为50℃；制得的催化层中的Pt 载量为0.5mg/cm2。干燥处理后，将涂覆好催化层的两片PTFE置于质子交换膜的两侧，采用热压工艺进行转印，温度为120℃，压强为2MPa，时间为200 s。揭除PTFE基底，即可制备出CCM。将CCM于阳极、阴极扩散层组装成 MEA，阳极通入氢气，阴极通入氮气，湿度为100％，循环扫描伏安区间为 0.05-1.1V，扫速为50mV s-1，扫描圈数为20圈。经过电化学氧化法即可去除催化层中的巯基化合物，构建优化后的三相界面。
实施例4
本发明实施例提供了质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，包括如下步骤：
(1)利用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理：先将100mL水和100mL乙醇混合，加入5mL巯基丙酸，再加入1.0g商业铂碳催化剂40wt％ Pt/C，搅拌24小时。进行离心洗涤，再在真空条件50℃干燥10h；
(2)催化剂浆料制备：称取处理后的Pt/C催化剂1g，以7.5g去离子水和8.5g异丙醇的混合溶液作为溶剂，再加入2.5g Nafion D2020(20wt％)，利用高速分散机8000rpm的速度分散处理3h。再将其至于真空脱泡剂中处理 0.5h，即可制得催化剂浆料。所述NafionD2020与所述碳载铂基催化剂的碳载体的质量比为0.9：1，所述催化剂浆料中的固含量为15％；
(3)催化层的制备：采用刮涂法将催化剂浆料涂覆到光滑的PTFE基底表面，采用加热平台进行干燥，加热平台温度为50℃；制得的催化层中的Pt 载量为0.2mg/cm2。干燥处理后，将涂覆好催化层的两片PTFE置于质子交换膜的两侧，采用热压工艺进行转印，温度为120℃，压强为2MPa，时间为200 s。揭除PTFE基底，即可制备出CCM。将CCM于阳极、阴极扩散层组装成 MEA，阳极通入氢气，阴极通入氮气，湿度为100％，循环扫描伏安区间为 0.05-1.1V，扫速为50mV s-1，扫描圈数为20圈。经过电化学氧化法即可去除催化层中的巯基化合物，构建优化后的三相界面。
实施例5
本发明实施例提供了质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，包括如下步骤：
(1)利用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理：先将100mL水和 100mL乙醇混合，加入5mL巯基丙酸，再加入1.0g商业铂碳催化剂40wt％ Pt/C，搅拌24小时。进行离心洗涤，再在真空条件50℃干燥10h；
(2)催化剂浆料制备：称取处理后的Pt/C催化剂1g，以7.5g去离子水和8.5g异丙醇的混合溶液作为溶剂，再加入2.5g Nafion D2020(20wt％)，利用高速分散机8000rpm的速度分散处理3h。再将其至于真空脱泡剂中处理 0.5h，即可制得催化剂浆料。所述NafionD2020与所述碳载铂基催化剂的碳载体的质量比为1.1：1，所述催化剂浆料中的固含量为7％；
(3)催化层的制备：采用刮涂法将催化剂浆料涂覆到光滑的PTFE基底表面，采用加热平台进行干燥，加热平台温度为50℃；制得的催化层中的Pt 载量为0.3mg/cm2。干燥处理后，将涂覆好催化层的两片PTFE置于质子交换膜的两侧，采用热压工艺进行转印，温度为120℃，压强为2MPa，时间为200 s。揭除PTFE基底，即可制备出CCM。将CCM于阳极、阴极扩散层组装成 MEA，阳极通入氢气，阴极通入氮气，湿度为100％，循环扫描伏安区间为 0.05-1.1V，扫速为50mV s-1，扫描圈数为20圈。经过电化学氧化法即可去除催化层中的巯基化合物，构建优化后的三相界面。
对比实施例1
一种铂基催化层的制备方法，包括如下步骤：(1)催化剂浆料制备：称取商用Pt/C催化剂(商业铂碳催化剂40wt％Pt/C)1g，以7.5g去离子水和 8.5g异丙醇的混合溶液作为溶剂，再加入2.5g Nafion D2020(20wt％)，利用高速分散机8000rpm的速度分散处理3h。再将其至于真空脱泡剂中处理 0.5h，即可制得催化剂浆料。
(2)催化层的制备：利用刮涂法将催化剂浆料涂覆到光滑的PTFE基底表面，采用加热平台进行干燥，加热平台温度为50℃；制得的催化层中的Pt 载量为0.05mg/cm2。干燥处理后，将涂覆好催化层的两片PTFE置于质子交换膜的两侧，采用热压工艺进行转印，温度为120℃，压强为2MPa，时间为200 s。揭除PTFE基底，即可制备出两侧覆盖催化层的质子膜(CCM，Catalyst Coated Membrane)。
通过本发明的制备方法，可以制备得到高效、低铂、传质优化的催化层，该催化层可以有效改善气体、离聚物和催化剂组成的三相界面。一方面，该催化层可以有效降低Nafi on离聚物侧链磺酸基团对铂基催化剂表面的毒化作用，使其暴露更多的活性位点，降低膜电极的活化极化损失，提高催化剂利用率；另一方面，在该催化层中，离聚物并未与催化剂中的铂纳米颗粒直接接触，从而更有利于氧气快速转移至铂表面，加快氧气的传质能力。本发明提供的催化层可以有效提升催化剂的利用率，并促进催化层的氧气传质能力，更有利于开发适宜中、高电流密度工作条件的低铂膜电极，具有良好的应用前景。此外，本发明的制备方法工艺可控，可重复性高，能够有效降低高性能膜电极的成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种铂基催化层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用巯基化合物对碳载铂基催化剂进行表面处理，得到预处理的碳载铂基催化剂；
(2)将步骤(1)预处理的碳载铂基催化剂与离子导体加入第一溶剂中，均匀分散，得到催化剂浆料；所述离子导体与所述碳载铂基催化剂的碳载体的质量比为(0.5-1.1)：1，所述催化剂浆料中的固含量为1％-15％；
(3)将步骤(2)的催化剂浆料制备成催化层，然后组装成膜电极，接着进行电化学氧化，得到铂基催化层。
2.根据权利要求1所述的铂基催化层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述巯基化合物为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙酸铵、巯基乙胺、十八硫醇、1-巯基丙-2-醇、16-巯基-1-十六烷醇、2-巯基-3-甲基-1-丁醇、(2S)-2-巯基丁酸、巯基丁酸、巯基嘧啶、6-巯基己-1-醇、6-巯基-己酸和3-巯基-1-丙醇中的一种或者至少两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的铂基催化层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳载铂基催化剂为碳载体负载铂或/和碳载体负载铂基合金催化剂。
4.根据权利要求3所述的铂基催化层的制备方法，其特征在于，所述碳载体负载铂合金催化剂为PtCo/C、PtNi/C、PtFe/C、PtCu/C和PtCoMn/C中的一种或者至少两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的铂基催化层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述表面处理通过如下方法进行：将所述巯基化合物和所述碳载铂基催化剂加入第二溶剂中，分散均匀，配置成所述巯基化合物的质量百分比含量为0.01wt％～5wt％、所述碳载铂基催化剂质量百分比含量为0.01wt％～10wt％的混合溶液，抽滤或离心，取固体并洗涤，干燥，得到预处理的碳载铂基催化剂。
6.根据权利要求5所述的铂基催化层的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为水、乙醇和异丙醇中的一种或至少两种的混合物；
所述分散均匀通过磁力搅拌或者超声振动实现；
所述干燥为加热真空干燥或者冷冻真空干燥。
7.根据权利要求1所述的铂基催化层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一溶剂为水、乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇和乙二醇中的一种或者至少两种的混合物；
所述离子导体为全氟磺酸树脂。
8.根据权利要求1所述的铂基催化层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述催化层中的Pt载量为0.1-0.5mg/cm2。
9.一种铂基催化层，其特征在于，由权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的铂基催化层的应用，其特征在于，所述铂基催化层在质子交换膜燃料电池中进行应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111590464.9A CN114361488A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种铂基催化层及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111590464.9A CN114361488A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种铂基催化层及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114361488A true CN114361488A (zh) | 2022-04-15 |
Family
ID=81101565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111590464.9A Pending CN114361488A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种铂基催化层及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114361488A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1964786A (zh) * | 2004-06-11 | 2007-05-16 | 国立大学法人北陆先端科学技术大学院大学 | 催化剂的制备方法 |
| CN101890368A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-11-24 | 昆明理工大学 | 碳载高活性金或金-铂合金或金核铂壳结构纳米催化剂的制备方法 |
| WO2012095863A2 (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-19 | Tata Chemicals Limited | A process to prepare novel platinum nanoparticls and nanoparticles thereof |
| KR20140100612A (ko) * | 2013-02-05 | 2014-08-18 | 한국과학기술연구원 | 유기 화합물이 흡착된 전극촉매, 이를 포함하는 연료전지 및 이의 제조방법 |
| US20180183083A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-06-28 | Hyundai Motor Company | Cathode for fuel cells and method of manufacturing membrane electrode assembly having the same |
| US20180190995A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Hyundai Motor Company | Method for manufacturing cathode with improved mass transfer capability and cathode manufactured by the method |
| CN110943233A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-31 | 武汉理工大学 | 一种高效燃料电池铂基催化剂的制备方法 |
| KR20200129795A (ko) * | 2019-05-10 | 2020-11-18 | 한국에너지기술연구원 | 고내구성 탄소 기반 연료전지용 촉매층의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 고내구성 탄소 기반 연료전지용 촉매층 및 고내구성 탄소 기반 연료전지용 촉매층을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 |
-
2021
- 2021-12-23 CN CN202111590464.9A patent/CN114361488A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1964786A (zh) * | 2004-06-11 | 2007-05-16 | 国立大学法人北陆先端科学技术大学院大学 | 催化剂的制备方法 |
| CN101890368A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-11-24 | 昆明理工大学 | 碳载高活性金或金-铂合金或金核铂壳结构纳米催化剂的制备方法 |
| WO2012095863A2 (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-19 | Tata Chemicals Limited | A process to prepare novel platinum nanoparticls and nanoparticles thereof |
| KR20140100612A (ko) * | 2013-02-05 | 2014-08-18 | 한국과학기술연구원 | 유기 화합물이 흡착된 전극촉매, 이를 포함하는 연료전지 및 이의 제조방법 |
| US20180183083A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-06-28 | Hyundai Motor Company | Cathode for fuel cells and method of manufacturing membrane electrode assembly having the same |
| US20180190995A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Hyundai Motor Company | Method for manufacturing cathode with improved mass transfer capability and cathode manufactured by the method |
| KR20200129795A (ko) * | 2019-05-10 | 2020-11-18 | 한국에너지기술연구원 | 고내구성 탄소 기반 연료전지용 촉매층의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 고내구성 탄소 기반 연료전지용 촉매층 및 고내구성 탄소 기반 연료전지용 촉매층을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 |
| CN110943233A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-31 | 武汉理工大学 | 一种高效燃料电池铂基催化剂的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020101412A4 (en) | Direct methanol fuel cell membrane electrode for improving catalyst utilization and preparation method thereof | |
| US8039414B2 (en) | Method for preparing metal catalyst and electrode | |
| US8512915B2 (en) | Catalyst composite material fuel cell, method for preparing the same, membrane-electrode assembly comprising the same, and fuel cell system comprising the same | |
| US7670713B2 (en) | Fuel cell electrode and membrane-electrode assembly and fuel cell system | |
| CN111900420A (zh) | 一种阳极催化剂浆料、阳极催化剂层、膜电极及燃料电池 | |
| US20060199070A1 (en) | Membrane-electrode assembly, method for preparing the same, and fuel cell system comprising the same | |
| CN111370717A (zh) | 一种阴极催化剂浆料、阴极催化剂层、膜电极及燃料电池 | |
| CN114171748A (zh) | 一种形成离聚物网络的燃料电池催化剂浆料及其制备方法 | |
| US20180013150A1 (en) | Fuel cell catalyst suitable for non-humidified conditions and method for manufacturing the same | |
| CN111900422A (zh) | 一种燃料电池的催化层及其制备方法 | |
| CN1983684A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池有序化膜电极及其制备和应用 | |
| CN114420955A (zh) | 一种改善质子交换膜燃料电池阴极催化层水管理的膜电极制备方法及用途 | |
| CN113921829B (zh) | 一种阳极催化剂层、膜电极及其制备方法 | |
| CN114361488A (zh) | 一种铂基催化层及其制备方法与应用 | |
| CN115441023A (zh) | 一种燃料电池用膜电极及制备方法 | |
| CN112310421B (zh) | 燃料电池用电极、膜电极组件、芯片、催化剂层、催化剂分散体及其制备方法 | |
| KR20100095258A (ko) | 고온형 연료전지 전극의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 막전극 접합체 | |
| JP2001160398A (ja) | 燃料電池用ガス拡散電極およびそれを用いた燃料電池 | |
| Wuttikid et al. | Analysis of catalyst ink compositions for fabricating membrane electrode assemblies in PEM fuel cells | |
| JP2001300324A (ja) | 複合触媒とその製造方法およびその複合触媒を使用した燃料電池用電極の製造方法 | |
| US10320003B2 (en) | Method for manufacturing cathode with improved mass transfer capability and cathode manufactured by the method | |
| KR100481591B1 (ko) | 연료전지용 고분자 나노복합막, 그의 제조방법 및 이를이용한 연료전지 | |
| KR100705553B1 (ko) | 연료전지용 막전극접합체의 수소이온교환막 상에 촉매층을형성시키는 방법 | |
| CN114899425B (zh) | 燃料电池催化剂浆液及其制备方法与应用 | |
| KR102651369B1 (ko) | Pemfc용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 pemfc |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |