一种燃料电池用低铂阴极催化层及其应用

摘要

本发明涉及一种燃料电池用高性能低铂阴极催化层结构及其用途。以Pt/C或PtMxOy/C为电催化剂，由比表面积为800～1200m2/g的炭载体制备的Pt/C或PtMxOy/C催化剂(第二催化剂)与质子导体为主要组分构成与质子交换膜相连接的亲水性内催化层；以比表面积为50～300m2/g的炭载体制备的Pt/C或PtMxOy/C催化剂(第一催化剂)或其与第二催化剂的复合催化剂与憎水剂为主要组分构成与扩散层相连接的憎水性外催化层。该低铂阴极催化层结构具有Pt用量少、厚度薄、催化剂利用率和极限电流密度高、稳定性和耐久性好的特点。

主权项

一种燃料电池用低铂阴极催化层，其特征在于：其为二层复合结构，以Pt／C或PtMxOy／C为电催化剂，其中M为Mo、Sn、Ti、Zr、Si、Fe、Co、W中的一种或一种以上元素，X为1或2，Y为2或3，由电催化剂与高分子固体电解质为主要组分构成与质子交换膜相连接的亲水性内催化层；由电催化剂与憎水剂为主要组分构成与扩散层相连接的憎水性外催化层； 所述内催化层中使用BET比表面积800‑1200m2/g的活性炭为载体，活性组份为Pt／C或PtMxOy/C，其中贵金属Pt于电催化剂中的质量分数40‑80％； 所述外催化层中使用BET比表面积50‑300m2/g的活性炭为载体，活性组份为Pt／C或PtMxOy／C，贵金属Pt于电催化剂中的质量分数为20～70％； 或，所述外催化层，使用二种不同比表面积炭担载的催化剂与憎水剂构成外催化层； 第一种催化剂使用BET比表面积50‑300m2／g的活性炭为载体，活性组份为Pt／C或PtMxOy／C，贵金属Pt于电催化剂中的质量分数为20～70％； 第二种催化剂使用BET比表面积800‑1200m2/g的活性炭为载体，活性组份为Pt/C或PtMxOy/C，其中贵金属Pt于电催化剂中的质量分数40‑80％； 外催化层中第一种催化剂与第二种催化剂的质量比为5：1～1：1。