[发明专利]氧化钌催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化钌催化剂及其制备方法和燃料电池。所述氧化钌催化剂制备方法包括如下步骤：将可溶性硝酸盐进行熔融处理，获得熔融态硝酸盐；将所述熔融态硝酸盐与钌源进行混合处理，所述钌源发生氧化反应生成氧化钌；将生成有所述氧化钌的混合物进行水洗处理，除去硝酸盐。本发明制备方法制备的氧化钌催化剂具有丰富的晶体缺陷，其催化活性高。而且所述氧化钌催化剂的制备方法条件可控，制备的氧化钌催化剂结构和性能稳定，效率高，原材料来源广泛、贵金属利用率高，成本低，适合大规模生产，增强了在燃料电池、电解水中的应用性。

技术领域

本发明属于燃料领域，具体涉及一种氧化钌催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

燃料电池是一种能够直接将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效洁净发电装置，对于解决当今世界面临的“能源短缺”和“环境污染”这两大难题具有重要的意义，被认为是21世纪最为重要的能源动力之一。

然而，在燃料电池电堆启停和输出发生变化时，会产生电池的反极现象，使得阳极催化剂载体发生严重的腐蚀，极大的影响电堆的寿命。在阳极催化剂中加入一定量的抗反极催化剂，加速反极发生时的电解水析氧反应，能够有效降低反极时的电位，从而减少反极现象对燃料电池电堆寿命的影响。当前的抗反极催化剂主要时使用铱及其氧化物，铱的储量有限，并且在过去几年价格持续快速上涨，亟需发展高性能的廉价催化剂。钌的价格仅为铱价格的1/6左右，并且在酸性环境中，钌基催化剂的析氧反应动力学快于铱基催化剂。可见钌基催化剂在燃料电池的抗反极和分解水析氧的应用中具有很大的前景。

尽管钌基催化剂的研究取得了相当的研究成果，但是这些研究大部分产率低，产量小，大多涉及贵重药品，制备的工艺复杂，仅限于实验室少量制备。规模化的应用对催化剂的需求量较大，因此，催化剂的规模化制备工艺要求简单，原料廉价易得，反应条件可控性好。因此，开发出一种性能优良、价格低廉、原料来源广泛、制备方法简单并适合大规模生产的析氧催化剂，成为影响燃料电池抗反极和分解水等能源转换装置商业化发展的重要因素。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种氧化钌催化剂及其制备方法，以解决现有钌基催化剂产量小、产率低和成本高的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种氧化钌催化剂的制备方法。所述氧化钌催化剂的制备方法包括如下步骤：

将可溶性硝酸盐进行熔融处理，获得熔融态硝酸盐；

将所述熔融态硝酸盐与钌源进行混合处理，所述钌源发生氧化反应生成氧化钌；

将生成有所述氧化钌的混合物进行水洗处理，除去硝酸盐。

本发明的另一方面，提供了一种氧化钌催化剂。所述氧化钌催化剂由本发明氧化钌催化剂制备方法制备形成。

本发明的又一方面，提供了本发明氧化钌催化剂的应用方法。所述氧化钌催化剂在燃料电池、电解水中的应用。与现有技术相比，本发明具有以下的技术效果：

本发明氧化钌催化剂的制备方法制备的氧化钌催化剂具有丰富的晶体缺陷，其催化活性高。而且所述氧化钌催化剂的制备方法条件可控，制备的氧化钌催化剂结构和性能稳定，效率高，原材料来源广泛、贵金属利用率高，成本低，适合大规模生产。

本发明氧化钌催化剂具有丰富的晶体缺陷，催化活性高，成本低。与现有商业化催化剂相比，不仅具有更优良的电化学析氧催化性能，同时其价格更加低廉，可替代商业化催化剂应用于燃料电池的抗反极和电解水制氢等领域，具备较高的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。