[发明专利]一种稳定型陶瓷基负载燃料电池催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及一种稳定型陶瓷基负载燃料电池催化剂及制备方法，属于燃料电池催化剂领域。一种稳定型陶瓷基负载燃料电池催化剂的制备方法，具体为：a、将氧化石墨烯微片使用表面活性剂改性，然后与二硼化锆粉体在酚醛树脂下混匀，球磨，之后在高温惰性气氛下进行热处理，形成复合材料；b、将得到的复合材料在水中配置为悬浊液，加入六水合氯铂酸与还原剂，调pH至碱性，加热回流后，将溶液体系静置，形成二硼化锆负载铂石墨烯的悬浊液；c、将二硼化锆负载铂石墨烯的悬浊液过滤、洗涤、干燥，获得稳定型陶瓷基负载燃料电池催化剂粉体。本发明的稳定型陶瓷基负载燃料电池催化剂工艺简单，成本较低、电子迁移率高、对杂质气体的耐受度好。

技术领域

本发明涉及一种稳定型陶瓷基负载燃料电池催化剂及制备方法，属于燃料电池催化剂领域。

背景技术

燃料电池作为新兴绿色能源，在未来具有广阔的应用空间和发展前景。目前的燃料电池催化剂大多使用贵金属铂，载体为碳黑，其对于杂质气体的耐受度较低，极易被氧气、一氧化碳等氧化或中毒，其成本高昂，稳定性较差，严重阻碍了燃料电池的商业化进程。

石墨烯纳米片具有高比表面积和高电导率，作为金属载体可以充分暴露催化剂的活性位点和提高载流子迁移率，但石墨烯在制备过程中极易出现团聚和堆积，使材料的比表面积降低，影响其催化活性。因此研究一种工艺简单、耐受性好的复合催化剂具有十分重要的实际意义。

申请号为200910138332.5的中国专利公开了一种以导电陶瓷载金属为电催化剂的燃料电池膜电极及其制备方法。该膜电极由质子交换膜及其两边的催化层三层组成。催化剂层是由导电陶瓷载金属催化剂和全氟磺酸树脂所组成的。催化层所用的电催化剂为导电陶瓷载金属电催化剂，金属为铂或铂合金。该膜电极制备方法是将催化剂、全氟磺酸树脂乳液及水配制成浆料，后将浆料均匀涂敷在聚四氟薄膜上，再在一定压力下转印到质子交换膜的两侧，即得到燃料电池膜电极。利用本发明的燃料电池膜电极可生产低成本和高耐久性的燃料电池，也可用于电动车及便携式电子设备的电源。

申请号为201510832992.9的中国专利公开了一种具有抗二氧化硫中毒性能的燃料电池催化剂，所述的催化剂为载体负载的金属催化剂，其中载体是陶瓷、碳材料中的一种或两种的混合物，混合物中陶瓷的比例为0.01%~99.99%；催化剂中金属催化剂的质量含量为0.01%~99.99%。本发明的催化剂具有良好的抗二氧化硫中毒性能，能够提高燃料电池的性能及寿命，具有非常重要的意义。

申请号为200610020006.0的中国专利公开了一种以质子导体修饰导电陶瓷为载体的燃料电池催化剂及制备。其催化剂中的载体为被导质子高聚物所修饰的导电陶瓷。与传统的碳载体催化剂相比，本催化剂具有以下优点：1)具备良好的导电性能和抗腐蚀性能；2)导电陶瓷表面微孔少，贵金属微粒可以锚定在载体表面，从而提高催化剂的利用效率；3)导质子高聚物作为粘结剂可提高催化剂金属微粒与载体导电陶瓷间的结合力；4)导质子高聚物是质子导体，合成的催化剂具有导质子功能。本催化剂的制法是：预先制备导质子高聚物修饰的导电陶瓷载体，然后再在其表面负载催化剂金属微粒，金属颗粒平均粒径2～5nm，分散均匀。将制备的催化剂制成燃料电池芯片CCM，具有较好的电输出性能。

申请号为201110000141.X的中国专利公开了一种一种以导电陶瓷碳化硼为担体的燃料电池催化剂及其制备方法。该燃料电池催化剂与传统的碳担体催化剂相比，本发明的催化剂采用导电陶瓷碳化硼作为担体，具有比较高的电化学活性面积、较高的抗一氧化碳中毒能力、较高的抗氧化性能。本发明的催化剂的制备方法是：预先制备稳定的纳米铂或铂合金胶体，然后将其担载到碳化硼担体上，制得以碳化硼为担体的燃料电池催化剂。将制备的催化剂制成燃料电池MEA，具有较好的电输出性能和电池稳定性。

上述专利均是金属载体与碳纳米管等其余碳材料复合共同作为载体，没有解决碳材料在制备过程中极易出现团聚和堆积问题。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提出一种稳定型陶瓷基负载燃料电池催化剂及制备方法。