CN217341316U - 一种制备铂碳催化剂用的反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于贵金属催化剂制备技术领域，尤其涉及一种制备铂碳催化剂用的反应釜，包括恒温控温装置、反应釜釜体、剪切装置、搅拌装置和超声振动装置，所述剪切装置、搅拌装置和超声振动装置穿过所述反应釜釜体的端盖，伸入所述反应釜釜体内部。本实用新型通过设置超声振动设备，利用超声波在液体中的空化作用，增强贵金属活性物质在溶液中的分散效果、击破碳浆小颗粒，达到将碳浆液分散的效果。利用高速剪切机的作用，进一步增强贵金属溶液在碳浆中的分散效果，解决铂碳催化剂在放大过程中扩散问题，实现铂碳催化剂放大过程中的批次稳定性。

Description

一种制备铂碳催化剂用的反应釜

技术领域

本实用新型属于贵金属催化剂制备技术领域，尤其涉及一种制备铂碳催化剂用的反应釜。

背景技术

贵金属由于其特殊的D电子轨道，被大量使用在催化剂行业，催化加氢（Pt/C、Pd/C等），催化氧化（Pt/Al2O3、Pt/CeO2、Pt-Pd/Al2O3），汽车动力氢燃料电池催化（高Pt/C）。

汽车动力氢燃料电池铂碳催化剂贵金属含量高达50%以上，这对负载分散度提出了极大的挑战，并且汽车动力氢燃料电池铂碳催化剂的特殊性，提出了更高的要求：1、活性组分铂高度分散在碳表面；2、活性物质铂的纳米颗粒非常均匀，最佳颗粒粒度在3-5nm。

制备氢燃料电池铂碳催化剂采用滴加铂前驱体溶液，再用氢氧化钠等碱性溶液滴加进入碳浆液中，从微观的角度看，滴加进入的铂前驱体和氢氧化钠均存在扩散不及时，导致以下系列问题：（1）贵金属铂无法完全分散均匀，因此会有贵金属颗粒大小不均一的问题；（2）碳浆液在滴加进入铂前驱体和氢氧化钠的时候，会存在局部酸碱性改变，导致碳浆液团聚，从而进一步降低了贵金属铂活性物质分散效果，特别是在大生产中，扩散和碳浆的团聚问题更加严重导致催化剂获得批次稳定性和催化剂性能及其不稳定。

发明内容

本实用新型提供了一种制备铂碳催化剂用的反应釜，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本实用新型采用了如下技术方案：一种制备铂碳催化剂用的反应釜，包括反应釜釜体、高速剪切装置、搅拌装置和超声振动装置，所述高速剪切装置、搅拌装置和超声振动装置穿过所述反应釜釜体的端盖，伸入所述反应釜釜体内部；

所述超声振动装置能够对所述反应釜釜体内的溶液进行超声振动；

所述高速剪切装置能够对所述反应釜釜体内团聚的溶液进行剪切分散；

所述搅拌装置能够对所述反应釜釜体内的溶液进行搅拌。

进一步地，所述搅拌装置包括电机、传动杆和搅拌桨，所述电机安装在反应釜釜体外，所述搅拌桨位于所述反应釜釜体内，所述传动杆一端与所述电机的输出轴传动连接，另一端与所述搅拌桨连接，所述传动杆穿过所述反应釜釜体的端盖。

进一步地，所述搅拌桨上覆盖有聚四氟乙烯。

进一步地，所述反应釜釜体上设置有温度调节装置，所述温度调节装置能够调节所述反应釜釜体内部的温度。

进一步地，所述温度调节装置包括夹套、温度控制箱，所述夹套套设在所述反应釜釜体上，所述温度控制箱通过进油管和出油管和所述夹套连通，所述夹套与所述温度控制箱内循环有导热油，所述温度控制箱用于控制导热油的温度。

进一步地，所述反应釜釜体的内壁覆盖有聚合物内衬。

进一步地，所述超声振动装置包括超声振动棒。

进一步地，所述高速剪切装置包括高速剪切乳化机。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过设置超声振动设备，利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用，在瞬间使得溶液内部形成大量微观高真空，极大的增强了贵金属活性物质在溶液中的扩散效果，并且超声还可以利用空化击破碳浆小颗粒，达到将碳浆液分散的效果。同时本实用新型通过设置剪切设备，可以快速的打破纳微尺度下的碳浆小颗粒。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是反应釜端盖开口布局示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的实施例中，图1是根据制备铂碳催化剂用的反应釜结构提供的结构示意图。如图1所示，本实用新型包括反应釜釜体8、高速剪切装置2、搅拌装置和超声振动装置3，所述高速剪切装置2、搅拌装置和超声振动装置3穿过所述反应釜釜体8的端盖，伸入所述反应釜釜体8内部，深入反应釜内液面以下。该反应釜设置有两个进料口，其中一个为碱液进料口，另一个为铂前驱体溶液进料口。这两个进料口分别设置有进料装置，其中，碱液装置包括第一蠕动进料泵11和碱液进料管12，第一蠕动进料泵11设置在碱液进料管12上，碱液进料管12与反应釜连通；铂前驱体溶液进料装置包括第二蠕动进料泵13和铂前驱体进料管14，第二蠕动进料泵13设置在铂前驱体进料管14上，铂前驱体进料管14与反应釜连通。通过蠕动进料泵能够缓慢对反应釜内添加溶液，使得反应釜内充分反应。

所述超声振动装置3能够对所述反应釜釜体8内的溶液进行超声振动，有助于碳浆液分散以及贵金属溶液扩散。所述高速剪切装置2能够对所述反应釜釜体8内团聚的溶液进行剪切分散，有助于对碳浆液中团聚小颗粒剪切分散。所述搅拌装置能够对所述反应釜釜体8内的溶液进行搅拌，达到碳浆液和贵金属溶液混合均匀的效果。需要注意的是，上述提到的反应釜釜体8内的溶液包括碳浆液和/或贵金属溶液和/或碱液。该专利中，贵金属溶液具体为铂前驱体溶液。

本实用新型实施例中，反应釜的端盖开口可以如图2所示进行设置。其中，15为铂前驱体溶液进料口；16为碱液进料口；17为搅拌装置安装口；18为超声振动装置安装口；19为高速剪切乳化机安装口；20为温度计测试口。

本实用新型通过设置超声振动设备，利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用，在瞬间使得溶液内部形成大量微观高真空，极大的增强了贵金属活性物质在溶液中的扩散效果，并且超声还可以利用空化击破碳浆小颗粒，达到将碳浆液分散的效果。同时本实用新型通过设置剪切设备，可以快速的打破纳微尺度下的碳浆小颗粒。

在本实用新型的一个实施例中，所述搅拌装置包括电机1、传动杆和搅拌桨10，所述电机安装在反应釜釜体8的顶部，所述搅拌桨10位于所述反应釜釜体8内，所述传动杆一端与所述电机的输出轴传动连接，另一端与所述搅拌桨10连接，所述传动杆穿过所述反应釜釜体8的端盖。其中，所述搅拌桨10上覆盖有防腐蚀层，防腐蚀层可以采用聚四氟乙烯材料。防腐蚀层能够有效防碱液腐蚀搅拌桨。

在本实用新型的一个实施例中，所述反应釜釜体8上设置有温度调节装置，所述温度调节装置能够调节所述反应釜釜体8内部的温度。所述温度调节装置具体可以采用如下结构：包括夹套4、温度控制箱6，所述夹套4套设在所述反应釜釜体8上，形成换热腔，所述温度控制箱6通过进油管5和出油管7和所述换热腔连通，所述换热腔与所述温度控制箱6内循环有导热油，所述温度控制箱6用于调节导热油的温度，该方案是利用温度控制箱来调节导热油的温度，导热油与反应釜进行热交换，从而实现对反应釜内部的温度进行调节。温度控制箱包括温度传感器、加热装置和处理器等，通过处理器通过传感器接发送的温度数据对加热装置进行控制，实现导热油的温度控制。

其中，反应釜釜体可以采用金属材质，金属材质能最大程度提高传热效果，金属可采用不锈钢。

在本实用新型的一个实施例中，所述反应釜釜体8的内壁覆盖有聚合物内衬9，能够防止过量的碱液腐蚀反应釜罐体。聚合物内衬9的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、橡胶等的一种或多种。

在本实用新型的一个实施例中，所述超声振动装置3包括超声振动棒。可以选用昆山欧华超声科技有限公司的KHC-26-2型号。所述高速剪切装置2包括高速剪切乳化机，可以选用上海新靳机电科技有限公司的SRS500型号。

本实用新型通过引入超声波（超声波空化作用可以极大的增强溶液的扩散速率，并且超声还可以将桨团打散）和高速剪切（超声波空化作用可以极大的增强溶液的扩散速率，并且超声还可以将桨团打散），并辅助于恒温控制系统，调节因温度引起的扩散问题，解决了生产批次稳定性问题。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，包括反应釜釜体（8）、高速剪切装置（2）、搅拌装置和超声振动装置（3），所述高速剪切装置（2）、搅拌装置和超声振动装置（3）穿过所述反应釜釜体（8）的端盖，伸入所述反应釜釜体（8）内部；

所述超声振动装置（3）能够对所述反应釜釜体（8）内的溶液进行超声振动；

所述高速剪切装置（2）能够对所述反应釜釜体（8）内团聚的溶液进行剪切分散；

所述搅拌装置能够对所述反应釜釜体（8）内的溶液进行搅拌。

2.如权利要求1所述的制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，所述搅拌装置包括电机（1）、传动杆和搅拌桨（10），所述电机（1）位于所述反应釜釜体（8）外，所述搅拌桨（10）位于所述反应釜釜体（8）内，所述传动杆一端与所述电机（1）的输出轴传动连接，另一端与所述搅拌桨（10）连接，所述传动杆穿过所述反应釜釜体（8）的端盖。

3.如权利要求2所述的制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，所述搅拌桨（10）上覆盖有包覆有防腐蚀层。

4.如权利要求1所述的制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，所述反应釜釜体（8）上设置有温度调节装置，所述温度调节装置能够调节所述反应釜釜体（8）内部的温度。

5.如权利要求4所述的制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，所述温度调节装置包括夹套（4）、温度控制箱（6），所述夹套（4）套设在所述反应釜釜体（8）上，形成换热腔，所述温度控制箱（6）通过进油管（5）和出油管（7）和所述换热腔连通，所述换热腔与所述温度控制箱（6）内循环有导热油，所述温度控制箱（6）用于调节导热油的温度。

6.如权利要求1所述的制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，所述反应釜釜体（8）的内壁覆盖有聚合物内衬（9）。

7.如权利要求1所述的制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，所述超声振动装置（3）包括超声振动棒。

8.如权利要求1所述的制备铂碳催化剂用的反应釜，其特征在于，所述高速剪切装置（2）包括高速剪切乳化机。

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