一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂的修饰方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于直接甲醇燃料电池制备领域，特别涉及一种氧化钨或碳化钨修饰含 硫大孔碳载钼的制备方法。
【背景技术】
[0002] 直接甲醇燃料电池属于质子交换膜燃料电池（PEMFC)，直接使用甲醇水溶液或蒸 汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过重整制氢以供发电。相较于氢氧质子交换膜燃料电池， 直接甲醇燃料电池（DMFC)具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这 使得DMFC可能广泛应用于未来便携式电子产品。对于DMFC来说，燃料不存在储运困难的 问题，但是反应活性低且极易使催化剂中毒，造成电池性能的低下。
[0003] 甲醇在铂催化剂上的电化学氧化由多个基元反应构成：
【主权项】
1. 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 氧化鹤或碳化鹤修饰的含硫大孔碳的制备 取水溶性单糖或水溶性多糖、硫脈和鹤酸锭加入去离子水中，混合均匀后形成溶液；其 中，水溶性单糖或水溶性多糖：硫脈：水：鹤酸锭的摩尔比为1 : 1 : 100 : 0. 1?0. 5 ; 将溶液在90°C下聚合30min，形成硫脈-糖树脂，加入亲水纳米碳酸巧，揽拌后形成均 匀悬浊液，硫脈-糖树脂与亲水纳米碳酸巧的质量比为1 : 1;将悬浊液喷雾干燥后，在流 动馬保护下置于管式炉中，依次在200°C、650°C、1000°C下加热2小时，得到氧化鹤修饰含 硫大孔碳；若在650°C加热2小时后直接升温到2000°C下加热2小时，则得到碳化鹤修饰含 硫大孔碳； (2) 直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备 200mL去离子水中加入1. 27?6. 35g的氯销酸，10?30°C下超声处理并揽拌化至完 全溶解；然后向溶液中加入步骤（1)中制备得到的氧化鹤修饰含硫大孔碳或碳化鹤修饰含 硫大孔碳lOg，揽拌均匀形成悬浊液；将悬浊液喷雾干燥后，氮气气氛下在900°C下锻烧2小 时；锻烧结束后，将产物冷却至10?30°C，则分别得到氧化鹤修饰含硫大孔碳载销催化剂 或碳化鹤修饰含硫大孔碳载销催化剂，作为直接甲醇燃料电池阳极催化剂。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中所述的水溶性单糖是葡萄糖， 水溶性多糖是庶糖、可溶性淀粉或可溶性纤维素。
3. 据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2)中所述超声处理的频率为40kHz。
4. 利用权利要求1所述直接甲醇燃料电池阳极催化剂制备直接甲醇燃料电池阳极的 方法，其特征在于，包括W下步骤： 将催化剂、水、5wt. %的全氣横酸树脂和无水己醇混合调制成浆料，催化剂：水：全氣 横酸树脂：无水己醇的质量比为1 : 3 : 2 : 3;将浆料涂覆到经憎水处理的碳纸上形成 催化层，惊干后得到阳极；所述催化剂是指；氧化鹤修饰含硫大孔碳载销催化剂，或碳化鹤 修饰含硫大孔碳载销催化剂。
5. 利用权利要求4所述直接甲醇燃料电池阳极制备直接甲醇燃料电池的基本单元的 方法，其特征在于，包括W下步骤： (1) 将阴极催化剂、5wt%的全氣横酸树脂溶液、己醇、水混合形成阴极墨水，其中，阴极 催化剂：全氣横酸树脂溶液：己醇：水的质量比为1 : 7 : 3 : 3 ;将阴极墨水喷涂到作为 阴极催化剂载体的憎水碳纸上，干燥后在憎水碳纸上形成多孔催化层，即制得阴极；其中， 阴极催化剂为含销30wt %的碳载销催化剂； (2) 将所述直接甲醇燃料电池阳极的催化剂层侧与阴极的催化层侧分别热压于质子交 换膜的两侧构成=明治结构，即制得直接甲醇燃料电池的基本单元。
【专利摘要】本发明涉及直接甲醇燃料电池制备领域，旨在提供一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂的修饰方法。该方法包括：向氯铂酸溶液中加入氧化钨修饰含硫大孔碳或碳化钨修饰含硫大孔碳，搅拌均匀形成悬浊液；将悬浊液喷雾干燥后，氮气气氛下在煅烧后，将产物冷却，得到直接甲醇燃料电池阳极催化剂。本发明利用含硫大孔碳的硫对Pt的特殊亲和力，能够强化载铂过程中铂的弥散分布，有助于提高催化剂的催化活性。利用大孔碳的高导电性和巨大比表面积，提高催化剂载体单位面积担载催化中心的能力，获得高催化活性；利用钨的氧化物及碳化物作为辅助催化剂，起到传统铂钌催化剂中钌的作用，强化了解离吸附在铂上的CO的作用。
【IPC分类】H01M4-92
【公开号】CN104577146
【申请号】CN201510028612
【发明人】刘宾虹, 李洲鹏
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月20日