水解反应的发生，减少了气体的产生。此外由于碳化管还能吸附O2这样的非离子性物质，水解产生的气体可封闭于柳絮中空碳化管内，继续发生电还原反应，不以气体的形式释放逸出，大大提高了氧化剂与燃料的电化学性能和利用率。
[0023]用以柳絮中空碳化管复合贵金属的燃料电池催化剂，载贵金属中空柳絮碳化管，不仅增大了贵金属对燃料电池中氧化剂与燃料的电催化性能，又减少了气体的逸出，提高了氧化剂与燃料的利用率。本发明的实质是在以H2O2为氧化剂，NaBH4为燃料的燃料电池催化剂的基础上，通过贵金属催化剂沉积到中空柳絮碳化管中，加大了催化剂对氧化剂与燃料的电化学活性，提高了燃料电池的电化学性能，抑制了气体的逸出。
[0024]本发明的优点在于采用柳絮中空碳化管复合贵金属为燃料电池催化剂，首先使贵金属不能与燃料电池电解液直接接触，可抑制氧化剂与燃料水解反应的发生，减少了气体的产生。其次，中空的柳絮碳化管管壁有很多孔隙，可为电解液提供通道，经贵金属催化后发生电化学反应。第三，还能将水解产生的氧气可封闭于中空的柳絮碳化管内，继续发生电还原反应，而不释放逸出O2，大大提高了氧化剂与燃料的电化学性能和利用率。
【具体实施方式】
[0025]下面举例对本发明做更详细的描述。
[0026]1、称量5g柳絮，加入500ml丙酮，超声处理l_2h ;再用蒸馏水并强烈搅拌，洗涤3-5次；在100°C下进行真空干燥。将处理后的柳絮加入到0.05-0.lOmol/L氢氧化钾溶液10mL中搅拌0.5-1.0h，80°C蒸干后研磨成粉末送入管式炉，氩气保护下，在5°C /min升温速率下升到350°C持续3-4h，再以10°C /min升温到800°C，保温4_5h自然冷却，得到柳絮中空碳化管。以含有0.05-0.1011101/1的H2PtCl6溶液作为电沉积液，采用5-8mA cm_2电流，沉积0.5-lh，制成柳絮中空碳化管复合贵金属催化剂。
[0027]2、称量5g柳絮，加入500ml丙酮，超声处理l_2h ;再用蒸馏水并强烈搅拌，洗涤3-5次；在100°C下进行真空干燥。将处理后的柳絮加入到0.05-0.lOmol/L氢氧化钾溶液10mL中搅拌0.5-1.0h，80°C蒸干后研磨成粉末送入管式炉，氩气保护下，在5°C /min升温速率下升到350°C持续3-4h，再以10°C /min升温到800°C，保温4_5h自然冷却，得到柳絮中空碳化管。以含有0.05-0.1OmoI/L的PdCl2溶液作为电沉积液，采用5_8mA cm _2电流，沉积0.5-lh，制成柳絮中空碳化管复合贵金属催化剂。
[0028]3、称量5g柳絮，加入500ml丙酮，超声处理l_2h ;再用蒸馏水并强烈搅拌，洗涤3-5次；在100°C下进行真空干燥。将处理后的柳絮加入到0.05-0.lOmol/L氢氧化钾溶液10mL中搅拌0.5-1.0h，80°C蒸干后研磨成粉末送入管式炉，氩气保护下，在5°C /min升温速率下升到350°C持续3-4h，再以10°C /min升温到800°C，保温4_5h自然冷却，得到柳絮中空碳化管。以含有0.05-0.1OmoI/L的HAuCl4溶液作为电沉积液，采用5_8mA cm_2电流，沉积0.5-lh，制成柳絮中空碳化管复合贵金属催化剂。
[0029]4、称量5g柳絮，加入500ml丙酮，超声处理l_2h ;再用蒸馏水并强烈搅拌，洗涤3-5次；在100°C下进行真空干燥。将处理后的柳絮加入到0.05-0.lOmol/L氢氧化钾溶液10mL中搅拌0.5-1.0h，80°C蒸干后研磨成粉末送入管式炉，氩气保护下，在5°C /min升温速率下升到350°C持续3-4h，再以10°C /min升温到800°C，保温4_5h自然冷却，得到柳絮中空碳化管。以含有0.05-0.1OmoI/L的CoCl2溶液作为电沉积液，采用5_8mA cm _2电流，沉积0.5-lh，制成柳絮中空碳化管复合贵金属催化剂。
[0030]为了更好地说明本发明的效果，下面以具体实例加以说明。
[0031]实例I
[0032]以柳絮中空碳化管复合Pt为工作电极，碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，在2mol/L的NaOH和0.40mol/L的H2O2的溶液中，-0.5V vs.Ag/AgCl的电压下，计时电流密度达298mA/cm2 ;H 202电还原过程中未见气泡逸出。
[0033]以柳絮中空碳化管复合Pt为工作电极，碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，在3mol/L的NaOH和0.30mol/L的NaBH4的溶液中，-0.5V vs.Ag/AgCl的电压下，计时电流密度达32 ImA/cm2 ;NaBH 4电氧化过程中未见气泡逸出。
[0034]实例2
[0035]利用柳絮中空碳化管复合Pd作为H2O2直接电还原的阴极，以3mol/L的KOH作为阴极电解液；Nafin-115质子交换摸作为隔膜；以泡沫镍上负载的纳米Pd为阳极，以3mol/L的KOH为阳极电解质溶液，lmol/L的硼氢化钠为燃料；当H2O2浓度为0.6mol/L KOH浓度为311101/171时电池的最大功率密度为521mW/cm_2。H2O2电还原过程中未见气泡逸出。
[0036]利用柳絮中空碳化管复合Pd作为NaBH4直接电氧化的阳极，以3mol/L的KOH作为阴极电解液；Nafin-115质子交换摸作为隔膜；以泡沫镍上负载的纳米Pd为阳极，以2mol/L的KOH为阴极电解质溶液，0.5mol/L的过氧化氢为氧化剂；当NaBH4浓度为0.6mol/L ―1、KOH浓度为211101/171时电池的最大功率密度为473mW/cm_2。NaBH4电氧化过程中未见气泡逸出。
【主权项】
1.一种柳絮中空碳化管复合贵金属燃料电池催化剂，其特征在于是将柳絮中空碳化管置于含有0.05-0.1OmoI/L的贵金属溶液的电沉积液中，采用5_8mA cm_2电流，电沉积0.5-lh所得到的柳絮中空碳化管复合贵金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的柳絮中空碳化管复合贵金属燃料电池催化剂，其特征在于:所述的贵金属溶液是H2PtCl6溶液、PdCl 2溶液、HAuCl 4溶液、CoCl 2溶液中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的柳絮中空碳化管复合贵金属燃料电池催化剂，其特征在于柳絮中空碳化管是采用如下方法制备得到的:将5?6g柳絮加入500ml丙酮中，超声处理l-2h ;再用蒸馏水并强烈搅拌，洗涤3-5次；在100±5°C下进行真空干燥；将处理后的柳絮加入到0.05-0.lOmol/L氢氧化钾溶液10mL中搅拌0.5-1.0h，80°C蒸干后研磨成粉末送入管式炉，氩气保护下，在5°C /min升温速率下升到350°C持续3_4h，再以10°C /min升温到800 °C，保温4-5h后自然冷却。
4.一种柳絮中空碳化管的制备方法，其特征在于:将5?6g柳絮加入500ml丙酮中，超声处理l_2h ;再用蒸馏水并强烈搅拌，洗涤3-5次；在100±5°C下进行真空干燥；将处理后的柳絮加入到0.05-0.1OmoI/L氢氧化钾溶液10mL中搅拌0.5-1.0h，80°C蒸干后研磨成粉末送入管式炉，氩气保护下，在5°C /min升温速率下升到350°C持续3_4h，再以10°C /min升温到800 °C，保温4_5h后自然冷却。
【专利摘要】本发明提供的是一种柳絮中空碳化管复合贵金属燃料电池催化剂及柳絮中空碳化管的制备方法。将柳絮加入丙酮中，超声处理；再用蒸馏水并强烈搅拌、洗涤；真空干燥；将处理后的柳絮加入到氢氧化钾溶液中，蒸干后研磨成粉末送入管式炉，升温、保温后自然冷却得到柳絮中空碳化管。将柳絮中空碳化管置于含有贵金属溶液的电沉积液中，电沉积得到的柳絮中空碳化管复合贵金属催化剂。本发明可抑制氧化剂与燃料水解反应的发生，减少了气体的产生。中空的柳絮碳化管管壁有很多孔隙，可为电解液提供通道，经贵金属催化后发生电化学反应。还能将水解产生的氧气可封闭于中空的柳絮碳化管内，继续反应而不释放O2，大大提高了氧化剂与燃料的电化学性能和利用率。
【IPC分类】H01M4-92, H01M4-88
【公开号】CN104795576
【申请号】CN201510224030
【发明人】王贵领, 张栋铭, 李琳, 徐暘, 曹殿学, 李一举
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月5日