一种降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化Pt催化剂的方法

文档序号:26439895发布日期:2021-08-27 13:38阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化pt催化剂的方法,具体的方法步骤包括:

其特征在于步骤(1)所述的高位阻醇修饰的催化剂浆料的配制方法:

(1)、高位阻醇修饰的催化剂浆料的配制

按照商业pt基催化剂︰nafion离聚物(干重)︰高位阻醇的质量比为1︰0.2~1︰0.3~1.2称取pt基催化剂、nafion离聚物和高位阻醇;先用少量去离子水将称取的商业pt基催化剂完全润湿;然后将称取的nafion离聚物溶液加入到异丙醇或无水乙醇溶剂中,控制nafion离聚物的质量浓度为0.002~0.01mgμl-1,超声搅拌5~30min,待nafion离聚物分散均匀后,将称取的高位阻醇缓慢滴加到nafion离聚物与异丙醇或无水乙醇的混合溶液中,滴加完毕后,在室温下继续超声分散30~60min得到与高位阻醇相互作用的nafion离聚物分散液;将上述高位阻醇与nafion离聚物混合物分散液加入到用去离子水润湿的商业pt基催化剂中,继续超声分散30~60min后得到高位阻醇修饰的催化剂浆料;

(2)、膜电极的制备

将商业质子交换膜固定到升温后的真空加热台上,然后将步骤(1)中所得的高位阻醇修饰的催化剂浆料涂覆到商业质子交换膜的两侧,烘干催化层后得到ccm电极;将商业气体扩散层和制备的ccm电极顺序组装并热压后得到燃料电池用膜电极组件。

2.按照权利要求1所述的降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化pt催化剂的方法,其特征在于步骤(1)所述的高位阻醇为环戊醇、环己醇、环庚醇、2-环己基乙醇的其中之一。

3.按照权利要求1所述的降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化pt催化剂的方法,其特征在于具体制备方法的步骤(1):

(1)、环己醇修饰催化剂浆料的配制

按照商业pt基催化剂︰nafion离聚物(干重)︰环己醇的质量比为1︰0.2︰0.3称取pt基催化剂、nafion离聚物和环己醇;先用少量去离子水将称取的商业pt基催化剂完全润湿;然后将称取的nafion离聚物溶液加入到异丙醇溶剂中,控制nafion离聚物的质量浓度为0.002mgμl-1,超声搅拌30min,待nafion离聚物分散均匀后,将称取的环己醇缓慢滴加到nafion离聚物与异丙醇的混合溶液中,滴加完毕后,在室温下继续超声分散60min得到与环己醇相互作用的nafion离聚物分散液;将上述环己醇与nafion离聚物混合物分散液加入到用去离子水润湿的商业pt基催化剂中,继续超声分散30min后得到环己醇修饰的催化剂浆料。

4.按照权利要求1所述的降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化pt催化剂的方法,其特征在于具体制备方法的步骤(1):

(1)、环戊醇修饰催化剂浆料的配制

按照商业pt基催化剂︰nafion离聚物(干重)︰环戊醇的质量比为1︰0.2︰0.3称取pt基催化剂、nafion离聚物和环戊醇;先用少量去离子水将称取的商业pt基催化剂完全润湿;然后将称取的nafion离聚物溶液加入到异丙醇溶剂中,控制nafion离聚物的质量浓度为0.002mgμl-1,超声搅拌30min,待nafion离聚物分散均匀后,将称取的环戊醇缓慢滴加到nafion离聚物与异丙醇的混合溶液中,滴加完毕后,在室温下继续超声分散60min得到与环戊醇相互作用的nafion离聚物分散液;将上述环戊醇与nafion离聚物混合物分散液加入到用去离子水润湿的商业pt基催化剂中,继续超声分散30min后得到环戊醇修饰的催化剂浆料。

5.按照权利要求1所述的降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化pt催化剂的方法,其特征在于具体制备方法的步骤(1):

(1)、环庚醇修饰催化剂浆料的配制

按照商业pt基催化剂︰nafion离聚物(干重)︰环庚醇的质量比为1︰0.5︰0.8称取pt基催化剂、nafion离聚物和环庚醇;先用少量去离子水将称取的商业pt基催化剂完全润湿;然后将称取的nafion离聚物溶液加入到异丙醇溶剂中,控制nafion离聚物的质量浓度为0.005mgμl-1,超声搅拌15min,待nafion离聚物分散均匀后,将称取的环庚醇缓慢滴加到nafion离聚物与异丙醇的混合溶液中,滴加完毕后,在室温下继续超声分散30min得到与环庚醇相互作用的nafion离聚物分散液;将上述环庚醇与nafion离聚物混合物分散液加入到用去离子水润湿的商业pt基催化剂中,继续超声分散40min后得到环庚醇修饰的催化剂浆料。

6.按照权利要求1所述的降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化pt催化剂的方法,其特征在于具体制备方法的步骤(1):

(1)、2-环己基乙醇修饰催化剂浆料的配制

按照商业pt基催化剂︰nafion离聚物(干重)︰2-环己基乙醇的质量比为1︰1︰1.2称取pt基催化剂、nafion离聚物和2-环己基乙醇;先用少量去离子水将称取的商业pt基催化剂完全润湿;然后将称取的nafion离聚物溶液加入到无水乙醇溶剂中,控制nafion离聚物的质量浓度为0.01mgμl-1,超声搅拌5min,待nafion离聚物分散均匀后,将称取的2-环己基乙醇缓慢滴加到nafion离聚物与无水乙醇的混合溶液中,滴加完毕后,在室温下继续超声分散30min得到与2-环己基乙醇相互作用的nafion离聚物分散液;将上述2-环己基乙醇与nafion离聚物混合物分散液加入到用去离子水润湿的商业pt基催化剂中,继续超声分散60min后得到2-环己基乙醇修饰的催化剂浆料。


技术总结
一种降低燃料电池催化层内磺酸基团毒化Pt催化剂的方法,属于燃料电池技术领域。本发明是先将Nafion离聚物在异丙醇溶剂中超声分散后,再加入高位阻醇与Nafion离聚物相互作用,然后将高位阻醇与Nafion离聚物混合物分散液加入到用去离子水润湿的商业Pt基催化剂中,超声分散后得到高位阻醇修饰的催化剂浆料,最后将高位阻醇修饰的催化剂浆料涂覆到商业质子交换膜上,干燥后制得可减轻磺酸基团毒化作用的催化层。采用本发明制备的高位阻醇修饰的催化层能够有效的降低磺酸基团对Pt表面的毒性作用,并有利于氧气的质量传递,具有工艺简单有效、成本低廉的优点,特别容易应用于批量制备超低Pt负载的膜电极。

技术研发人员:陈四国;陈发东;魏子栋
受保护的技术使用者:重庆大学
技术研发日:2021.05.19
技术公布日:2021.08.27
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