一种批量化制备燃料电池阴极用铂基脱合金电催化剂的方法

摘要

本发明涉及一种批量化制备燃料电池阴极用铂基脱合金电催化剂的方法，属于电化学和新能源技术领域。所述方法利用酸蒸汽进行脱合金处理，避免催化剂固体与酸液直接接触，省去固液分离操作，通过所述方法制备得到的脱合金催化剂具有核壳结构，不仅提高了贵金属铂的利用率和比活性，而且提升了稳定性。所述制备方法降低了酸用量和洗涤用水，减少了脱合金过程中的铂流失；另外，在制备过程中，还避免了搅拌设备的使用，减少能量消耗；本发明所述的制备方法适用于低铂催化剂的大批量生产，能有效解决低铂催化剂的批量化制备问题，推动低铂催化剂在燃料电池中的应用，从而促进燃料电池的商业化进程。

主权项

一种批量化制备燃料电池阴极用铂基脱合金电催化剂的方法，其特征在于，所述方法利用酸蒸汽进行脱合金处理，避免合金催化剂与酸液直接接触，省去固液分离操作，所述制备方法包括如下操作步骤：(1)准备原料：PtM合金催化剂可直接购买或通过微波辅助乙二醇法制备得到，其中，M表示非铂族过渡金属Fe、Co、Ni、Cu中的一种；(2)脱合金处理：将步骤(1)所述的PtM合金催化剂粉末置于脱合金处理装置的微孔氧化硅板上，所述微孔氧化硅板的微孔孔径为0.05—0.1μm，板厚度为0.3cm，随后将该装置移入装有10—30mL浓酸的水热反应釜内，所述浓酸选用易挥发性酸，通常为浓HNO₃或浓HCl；所述微孔氧化硅板与浓酸液面距离为5—15cm，封闭盖紧；将所述水热反应釜放入烘箱中，根据需要控制温度在40—90℃之间，反应时间0.5—5小时；更换所用浓酸，按照上述操作，用浓酸进行1‑3次脱合金处理；(3)去离子水清洗：步骤(2)反应完成后，从烘箱中移出反应釜并冷却至室温，倒出反应釜底部的浓酸，并加入20—40mL去离子水，去离子水液面与微孔氧化硅板距离为5—15cm，封闭盖紧后放入烘箱，温度控制在90—120℃之间，持续时间为1—3小时；按照上述操作用去离子水清洗3—5次；(4)干燥：将洗净的脱合金催化剂放入真空烘箱中，于70—120℃干燥1—3小时，取出后封装，置于干燥器内备用。