[发明专利]一种直接甲酸燃料电池钯基催化剂载体及其制备方法

说明书

一种直接甲酸燃料电池钯基催化剂载体及其制备方法，本发明涉及催化剂载体及其制备方法。本发明要解决现有直接甲酸燃料电池的Pd催化剂稳定性不够好，长期运行后性能显著下降，而现有C载体应用于Pd催化剂在燃料电池工作环境下容易被腐蚀，载体和活性金属粒子之间相互作用差，载体材料的稳定性差导致催化剂活性低的问题。本发明一种直接甲酸燃料电池钯基催化剂载体是将钨的前驱体、铈的中间体及碳材料加入到溶剂中，然后经过超声分散、干燥、煅烧及研磨。制备方法：将钨的前驱体、铈的中间体及碳材料加入到溶剂中，然后经过超声分散、干燥、煅烧及研磨。

技术领域

本发明涉及催化剂载体及其制备方法。

背景技术

直接甲酸燃料电池(DFAFC)由于具有高功率密度和较低的工作温度而被认为是汽车和便携式电子设备理想电源，具有广阔的应用前景，目前DFAFC的性能和成本仍不能满足商业化的要求，抑制其发展，其中主要因素就是催化剂成本高、催化活性及稳定性差。在DFAFC中，金属Pd对甲酸电氧化的催化活性远好于金属Pt，因为甲酸在金属Pd上主要是通过直接途径被氧化，而在金属Pt上，主要通过CO途径氧化。但是Pd催化剂存在稳定性不够好的问题，长期运行后性能显著下降，其中载体材料是催化剂中至关重要的组成部分，载体的性能直接影响到催化剂乃至整个电池的性能、寿命以及有效性。因此，对于新型载体材料的研究对催化剂的稳定性和活性有着非常重要的作用。目前典型的应用最广泛的燃料电池催化剂载体为Vulcan XC-72，但是该碳材料在燃料电池工作环境下容易被腐蚀。因此，增强碳载体的抗腐蚀能力，提高载体和活性金属粒子之间相互作用及提高载体材料的稳定性成为提高催化剂稳定性的重要途径之一。

综上所述，直接甲酸燃料电池的Pd催化剂稳定性不够好，长期运行后性能显著下降，而现有C载体应用于Pd催化剂在燃料电池工作环境下容易被腐蚀，载体和活性金属粒子之间相互作用差，载体材料的稳定性差导致催化剂活性低，老化800循环后，Pd/C上甲酸氧化的电流密度衰减程度较大，约衰减62％以上。

发明内容

本发明要解决现有直接甲酸燃料电池的Pd催化剂稳定性不够好，长期运行后性能显著下降，而现有C载体应用于Pd催化剂在燃料电池工作环境下容易被腐蚀，载体和活性金属粒子之间相互作用差，载体材料的稳定性差导致催化剂活性低的问题，而提供一种直接甲酸燃料电池钯基催化剂载体及其制备方法。

本发明一种直接甲酸燃料电池钯基催化剂载体是将钨的前驱体、铈的中间体及碳材料加入到溶剂中，然后经过超声分散、干燥、煅烧及研磨，得到载体WO₃-CeO₂@C；所述的钨的前驱体为钨酸铵、仲钨酸铵或偏钨酸铵；

所述的铈的中间体具体是按以下步骤制备的：将铈的前驱体加入到水中，得到铈的前驱体饱和溶液，利用质量百分数为9％～11％的氨水调节铈的前驱体饱和溶液的pH值为8～12，然后在搅拌条件下，加热pH值为8～12的铈的前驱体饱和溶液温度至50℃～90℃，并在温度为50℃～90℃的条件下反应1h～5h，经过陈化、过滤、洗涤和干燥，得到铈的中间体；所述的铈的前驱体为铈盐；

所述的载体WO₃-CeO₂@C中C占载体WO₃-CeO₂@C的质量分数为50％～99％；所述的载体WO₃-CeO₂@C中WO₃与CeO₂的质量比为(0.25～4):1。

本发明一种直接甲酸燃料电池钯基催化剂载体的制备方法是按以下步骤进行：

一、将铈的前驱体加入到水中，得到铈的前驱体饱和溶液，利用质量百分数为9％～11％的氨水调节铈的前驱体饱和溶液的pH值为8～12，然后在搅拌条件下，加热pH值为8～12的铈的前驱体饱和溶液温度至50℃～90℃，并在温度为50℃～90℃的条件下反应1h～5h，经过陈化、过滤、洗涤和干燥，得到铈的中间体；