直接甲醇燃料电池纳米PdNi/介孔TiO₂膜阳极及制备方法

摘要

本发明公开了一种直接甲醇燃料电池纳米PdNi/介孔TiO₂膜阳极及制备方法，产品由钛板和纳米PdNi/介孔TiO₂膜催化剂组成。本发明以PdNi纳米合金和高比表面的介孔TiO₂膜组成的纳米PdNi/介孔TiO₂膜催化剂与钛板复合而成。PdNi合金提高TiO₂的导电性及对TiO₂的协同作用提高TiO₂对甲醇的催化氧化性能，同时，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到复合膜催化剂表面，并被直接深度氧化为最终产物CO₂，因此提高催化剂的抗CO毒化能力，由于PdNi的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在膜催化剂中其用量较小，与钛板复合用作直接甲醇燃料电池阳极，可以大大降低直接甲醇燃料电池的制造成本，提高直接甲醇燃料电池性能。

主权项

一种直接甲醇燃料电池纳米PdNi/介孔TiO₂膜阳极的制备方法，其特征是：所述的直接甲醇燃料电池纳米PdNi/介孔TiO₂膜阳极由钛板和纳米PdNi/介孔TiO₂膜催化剂复合而成；钛板厚度0.3mm，纯度99.5％，膜催化剂中介孔TiO₂的含量为95～99％，纳米PdNi的含量之和为5～1％，上述含量为质量百分比，PdNi的摩尔比1:1；制备包括下列步骤：1)钛板的前处理：钛板用金相砂纸打磨，在丙酮中超声除油15分钟，然后依次经甲醇或乙醇清洗、1mol/L的HF处理10分钟、二次蒸馏水超声清洗3次，烘干；2)按PdNi/介孔TiO₂膜催化剂中W_PdNi＝1％～5％，摩尔比n_Pd:n_Ni为1:1计算，将计算量的PdCl₂和NiCl₂用无水乙醇和去离子水溶解，形成溶液，其中，无水乙醇的体积与步骤3)相同，去离子水质量为步骤3)中去离子水质量的一半；3)TiO₂溶胶的制备：将计算量的钛酸丁酯溶于无水乙醇，搅拌下加入计算量的表面活性剂Pluronic P‑123，溶解后滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物，1小时后滴加步骤2)形成的溶液，继续搅拌，水解形成溶胶；制备溶胶时钛酸丁酯、表面活性剂PluronicP‑123、无水乙醇、冰醋酸、去离子水的用量摩尔比为：n_钛酸丁酯：n_P‑123：n_无水乙醇：n_冰醋酸：n_去离子水＝1:0.01～0.02:20～40:1～2.5:2～6；4)将步骤3)制得的溶胶采用旋涂仪在处理后的钛板表面旋涂成膜，湿度30％，涂胶速率3000转/分，30秒内涂完，钛板表面形成胶膜；旋涂膜8℃老化5天后，将钛板真空450℃焙烧2小时除去膜中的表面活性剂Pluronic P‑123，然后500‑600℃氢气氛焙烧3小时得钛板表面复合纳米PdNi/介孔TiO₂膜催化剂的纳米PdNi/介孔TiO₂膜阳极。