[发明专利]燃料电池碳载钯基双金属催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池碳载钯基双金属催化剂，属燃料电池领域。

背景技术

燃料电池是一种以电化学方式将燃料的化学能连续的直接转化为电能的发电装置。由于燃料电池不经过化学能转化为热能而直接转化为电能，因此能量转化效率高，与传统能源相比，燃料电池因反应产物对环境友好，携带方便等优点，被认为是未来首选的清洁、高效的发电方式。

燃料电池的电极催化剂一直是燃料电池研究的重点课题。贵金属铂具有卓越的催化性能，目前，燃料电池电极通常用碳载铂或铂合金为催化剂。但由于贵金属铂价格昂贵，且在反应过程中由于受CO的作用而使铂中毒失效。因此，寻求一种新的金属替代铂制备电极催化剂是该领域的重点研究方向之一。

金属钯具有一定的催化性能，由于在地壳中藏量相对较大，价格比铂低廉，且金属钯相对于铂有较好的抗CO性能。所以，利用金属钯替代贵金属铂制备燃料电池催化剂受到了广泛的关注。

为了降低电极催化剂成本，提高金属钯在催化剂中的效率，改善其催化活性，专利CN1921197利用制备过程中加入络合剂，稳定剂，经超声振荡合成出超细、高分散Pd/C催化剂。CN101740785A，CN101279255等将碳载体加入到多元醇中，形成分散均匀的碳浆液，再将钯的前驱体加入其中制备出Pd基纳米催化剂。CN101318131以(WO₃)_n·xH₂O或(MoO₃)_n·xH₂O为胶体源，与PdCl₂形成金属胶体，利用NaBH₄进行还原，得到粒径细小的催化剂。但是单一的Pd/C电极催化剂的催化性能相对较低。CN102024955A，CN101495232，CN101151745等专利公开了添加促进金属钌或金属钴制备出钯钌、钯钴合金碳载催化剂的方法，可提高催化性能；CN1719647提到在Pd基碳载电极催化剂中加入CeO₂、NiO、Co₃O₄、Mn₃O₄等金属氧化物，制备出碳载Pd/氧化物复合电极催化剂来提高催化活性和抗毒化能力。但上述方法在合成复合电极催化剂时，无法有效控制添加的促进金属或金属氧化物与金属Pd紧密结合，因此，仍有部分的金属Pd和促进金属各自随机的分布在碳载体表面上，影响催化剂的催化活性和效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池碳载钯基双金属催化剂及其制备方法，该制备方法简便，且制得的电极催化剂中的Pd和促进金属相互紧密结合，提高了Pd的效率，改善了催化剂的催化性能。

本发明燃料电池碳载钯基双金属催化剂为碳载的钯/钨或钯/钼复合颗粒，钯/钨或钯/钼均匀附着在碳载体表面；其中各元素的重量含量为：钯1％～20％，钨或钼5％～30％，其余为碳；本催化剂由以下方法制得：

A.将含钨或含钼的盐溶液，滴加到载体碳粉末中，充分混合后，放入烘箱，80℃～100℃干燥，然后并在马弗炉中300℃～500℃下焙烧，制得前驱体碳载金属氧化物。

B.将前驱体碳载金属氧化物加入氯钯酸钠溶液中，放入振荡器中振荡0.5小时～24小时；所述氯钯酸钠溶液浓度为0.001～0.1mol/L，pH值控制在3～8，最佳pH值为3～6；

C.振荡结束后，将混合液过滤，干燥，最后在400℃～900℃下通入氢气，将其中的金属氧化物还原，即制得碳载钯基双金属电极催化剂。

注：上述含钨(或钼)的盐、氯钯酸钠或载体碳的投入量可根据催化剂终产品中钨(或钼)、钯、碳各元素的含量比计算而得，氯钯酸钠溶液的pH值用HCl或Na0H调节。

所述含钨或含钼的盐是钨酸铵或钼酸铵。

所述的载体碳为炭黑或活性炭。