專利名稱：一種燃料電池雙效氧電極催化劑漿料及制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)能電池，具體說是一種用于一體式可再生燃料電池雙效氧電極的催
化劑漿料。
背景技術(shù)：
空間技術(shù)對(duì)于國(guó)家的綜合實(shí)力及國(guó)際地位具有深遠(yuǎn)的影B向，因此空間技術(shù)的研究與開發(fā)已被世界各國(guó)高度重視。高度安全可靠的能源系統(tǒng)是保證空間站、衛(wèi)星等空間飛行器正常運(yùn)行的重要因素。目前均采用太陽能電池作為空間飛行器的主力電源，配以空間可再生能源作為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供空間飛行器在背日狀態(tài)下的能源需要。 科學(xué)家對(duì)現(xiàn)有的多種可用于空間可再生能源系統(tǒng)的技術(shù)方案進(jìn)行了對(duì)比研究，認(rèn)為與Li離子、Ni/MHx、 Ni/Cd等可充放電池比較，作為新型的可再生能源，可再生燃料電池(RFC)的比能量可達(dá)400Wh kg—1以上，且具有使用中無自放電，無放電深度及電池容量限制的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)作為空間可再生能源系統(tǒng)使用時(shí)，產(chǎn)生的高壓^、02不僅可用于空間站及衛(wèi)雖的姿態(tài)控制，還可以用于宇航員的生命保障，另外，儲(chǔ)能物質(zhì)又是極為安全廉價(jià)的純水。因此，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視RFC技術(shù)的研究開發(fā)，并將RFC技術(shù)視為今后空間可再生能源技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。 可逆式再生燃料電池(URFC)是在同一組件上既可以實(shí)現(xiàn)燃料電池(FC)功能又可以實(shí)現(xiàn)水電解(WE)功能的RFC系統(tǒng)，執(zhí)行FC功能時(shí)，URFC實(shí)現(xiàn)氫氧復(fù)合并向外輸出電能，執(zhí)行WE功能時(shí)，URFC在外加能量的條件下將水電解為氫氣和氧氣，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的目的，這種方式可以最大限度地提高RFC系統(tǒng)的體積比和質(zhì)量比功率及比能量，是RFC中最先進(jìn)的技術(shù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，為滿足空間飛行器小型化、大功率和長(zhǎng)時(shí)間工作的需要，發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)更高比能量的URFC是RFC系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。URFC的開發(fā)對(duì)于我國(guó)的航空航天和國(guó)防事業(yè)以及提升我國(guó)空間電源的技術(shù)水平具有非常重大的意義。 目前，一體式可再生燃料電池雙效氧電極中常用的催化劑為氧還原催化劑和氧析出催化劑的機(jī)械混合物，例如，鉬與二氧化銥的機(jī)械混合物。由于所采用的催化劑均為非擔(dān)載型催化劑，在微觀上，氧還原催化劑和氧析出催化劑均以團(tuán)聚體的形式存在，普通的超聲振蕩方式無法使團(tuán)聚體充分分散，因此，二者之間只能達(dá)到團(tuán)聚體級(jí)別上的混合。這樣，造成單一功能的氧還原催化劑和氧析出催化劑在催化層空間上的不連續(xù)分布，對(duì)于任意一種催化劑來講，其無法充分占據(jù)整個(gè)催化層空間，從而降低了催化劑的利用率。同時(shí)，當(dāng)以氧化物作為氧析出催化劑時(shí)，由于其導(dǎo)電性相對(duì)于Pt較差，催化劑的不均勻混合也增大了整個(gè)催化層的內(nèi)阻。上述問題的存在降低了 URFC燃料電池及水電解性能。
為了解決上述問題，T. IOROI等人[Journal of applied electrochemistry31 :1179-1183， 2001.]以Pt黑為擔(dān)載體制備了 Ir02/Pt，Yangjian Zhang等人[InternationalJournal of Hydrogen Energy 32 :400-404， 2007]以Pt為擔(dān)載體制備了 Ru02_lr02/Pt，均在一定程度上提高了 Pt與氧化物的混合程度，從而提高了 URFC的燃料電池及水電解性會(huì)g。而在以氧化物為擔(dān)載體方面，Wenli Yao等人[Electrochemistry Communications 9:1029-1034,2007]以十二烷基苯磺酸鈉為保護(hù)劑，硼氫化鈉為還原劑，制備了 Pt/Ir02，其中Pt的質(zhì)量份數(shù)為40%，同Pt黑與Ir02的機(jī)械混合物相比，氧析出活性得到了提高，但氧還原活性有所下降。 上述幾種方法中，作為載體的催化劑均以團(tuán)聚體的形式存在，比表面積較低，不利于所擔(dān)載的納米粒子在其表面均勻分散，所得到的產(chǎn)物中，擔(dān)載的組分以團(tuán)聚體的形式分布于作為載體的粒子團(tuán)聚體表面，故所得到的催化劑并非真正意義上的擔(dān)載型催化劑，只是在一定程度上提高了兩種催化劑混合的均一程度。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高一體式可再生燃料電池雙效氧電極的催化劑的活性，從而提高電池性能，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于一體式可再生燃料電池雙效氧電極的催化劑漿料及其制備方法。作為載體的金屬納米粒子具有催化氧還原功能，于其上擔(dān)載的納米粒子具有催化氧析出功能，該種結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)氧還原催化劑與氧析出催化劑的充分混合，相對(duì)于傳統(tǒng)的氧還原催化劑與氧析出催化劑機(jī)械混合的結(jié)構(gòu)，可有效提高某一特定功能催化劑在整個(gè)氧電極催化層中分散的均勻性，同時(shí)，可以有效提高擔(dān)載的納米粒子的分散度，從而提高催化劑的利用率。通過制備工藝的改進(jìn)，在添加少量保護(hù)劑的前提下，有效控制了所制備的納米粒子的粒徑，大小為2 4nm，提高了催化劑的活性比表面積，應(yīng)用于一體式可再生燃料電池，取得了優(yōu)良的電池性能。 為了提高作為載體的物質(zhì)的比表面積，以利于擔(dān)載型催化劑的制備，本發(fā)明以導(dǎo)質(zhì)子聚合物為保護(hù)劑，首先制備得到了含有氧還原反應(yīng)催化活劑粒子的膠體溶液，由導(dǎo)質(zhì)子聚合物原位修飾的納米粒子于其中均勻分散，以單個(gè)個(gè)體的形式存在，彼此不疊加，該種存在形式，可最大限度的提高其比表面積。然后，向上述溶液中加入氧析出反應(yīng)催化劑的前驅(qū)體及作為保護(hù)劑的導(dǎo)質(zhì)子聚合物，以上述氧還原催化劑的納米粒子為晶種，通過水解反應(yīng)并進(jìn)一步的還原，使氧析出反應(yīng)催化劑粒子附著于氧還原催化劑的納米粒子表面，實(shí)現(xiàn)了二者的充分混合，最終得到了雙效催化劑的納米粒子。 在納米粒子的制備過程中，添加保護(hù)劑可有效控制控制粒子的粒徑大小，然而在后續(xù)處理過程中，通常需將表面活性劑去除， 一般通過反復(fù)清洗或者熱處理實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是步驟繁瑣，同時(shí)也有可能造成金屬納米粒子的團(tuán)聚或粒徑的增大。由于本發(fā)明中作為表面活性劑的導(dǎo)質(zhì)子聚合物可直接應(yīng)用于燃料電池和固體聚合物水電解池，因此，產(chǎn)物中的表面活性劑無需去除，產(chǎn)物經(jīng)雜質(zhì)的去除之后，可直接用來制備催化層，使整個(gè)制備過程簡(jiǎn)單快速，避免了表面活性劑去除過程所帶來的種種不利的影響。 燃料電池催化層由催化劑與導(dǎo)質(zhì)子聚合物構(gòu)成，對(duì)于二者的質(zhì)量之比有適當(dāng)?shù)姆?br> 圍要求，導(dǎo)質(zhì)子聚合物過少，不利于質(zhì)子的傳導(dǎo)，導(dǎo)致子聚合物過多，易造成對(duì)催化劑粒子
的包覆，從而阻礙了電子的傳到，增大了催化層的內(nèi)阻，同時(shí)，也降低了催化劑與反應(yīng)物的
接觸面積，減少了其有效活性面積，降低了催化劑的利用率。通常情況下，添加保護(hù)劑的量
越多，越能有效控制納米粒子的粒徑，而為了兼顧燃料電池催化層對(duì)導(dǎo)質(zhì)子聚合物與催化
劑二者質(zhì)量之比的要求，所添加的導(dǎo)質(zhì)子聚合物不能過多，本發(fā)明通過對(duì)制備工藝的改進(jìn)，
在添加少量導(dǎo)質(zhì)子聚合物的前提下，即有效控制了所制備的納米粒子的粒徑。 在作為載體的氧還原反應(yīng)催化劑的制備過程中，采用強(qiáng)還原劑，加快了金屬離子被還原的速度，控制反應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)形成大量晶核，進(jìn)一步還原，得到產(chǎn)物。加快晶核的生成速度，提高在短時(shí)間內(nèi)形成的晶核數(shù)量，即最后生成的納米粒子的數(shù)量，在催化劑質(zhì)量一定的條件下，納米粒子數(shù)量越多，其粒徑越小，因此，在添加相對(duì)少量的保護(hù)劑的條件下，即可有效的控制所制備的金屬納米顆粒的粒徑，所制備的催化劑的平均粒徑在2 3nm范圍內(nèi)。在其后的擔(dān)載型催化劑的制過程中，以先期制備的膠體溶液中的氧還原反應(yīng)催化劑的納米粒子為晶核，通過水解反應(yīng)，進(jìn)一步于其上附著氧析出反應(yīng)催化劑，最后得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物原位修飾的雙效催化劑納米粒子的膠體溶液。 本發(fā)明所述的催化劑漿料由催化劑納米粒子、具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物和醇水溶液組成，其中醇水溶液所占的總的質(zhì)量份數(shù)為50 99. 9%，水在醇水溶液所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-50%，其中，所述醇為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇；催化劑納米粒子由具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物原位修飾，其中，具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物與催化劑納米粒子的質(zhì)量之比為O. 02 1 : 1。 所述的導(dǎo)質(zhì)子聚合物為全氟磺酸樹脂、磺化聚砜類樹脂、磺化聚苯硫醚樹脂、磺化聚苯并咪唑、磺化聚磷腈、磺化聚酰亞胺樹脂、磺化聚苯乙烯樹脂和磺化聚醚醚酮樹脂中任
意一種。 催化劑納米粒子為擔(dān)載型復(fù)合納米粒子，其中作為載體的金屬納米粒子具有催化
氧還原功能，于其上擔(dān)載的納米粒子具有催化氧析出功能，二者質(zhì)量之比為o.5 10 : i;
其中作為載體的金屬粒子為鉑納米粒子或含鉑的合金納米粒子PtM，其中M為Ru， Ir， Pd，Rh， 0s， Au， Cr， Ni， Co， Mn， Cu， Ti， Sn， V， Fe， Ga， Mo， Se中的一種或多種，其中Pt與M中所含元素的總的物質(zhì)的量之比為0.5 10 : 1 ;所擔(dān)載的具有催化氧析出功能的納米粒子為金屬N或NX，其中N為Ir， Ru中的一種或兩種，X為Pt， Au， Pd， Os， Rh， Ta， V， Cr， Mn， Fe，Co，Ni，Ti，Zr，Mo，Sn，Se中的一種或多種，N與X中所含元素的總的物質(zhì)的量之比為0. 5 10 ! 1。 本發(fā)明所述的催化劑漿料的制備過程如下 1)首先制備作為載體的具有催化氧還原功能的金屬納米粒子，具體步驟為將質(zhì)量濃度為1 20%的導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液加入醇水混合溶液中，導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液與醇水混合溶液的質(zhì)量比為0.001 1 : l，其中具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物為金屬元素的保護(hù)劑，分別加入質(zhì)量濃度為0. 1 30%的含有催化劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體溶液或含有催化劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體，其中導(dǎo)質(zhì)子聚合物與金屬元素的質(zhì)量之比為0. 02 1 : l，攪拌均勻后，加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液ra值為8 13和還原劑于60 IO(TC下攪拌回流1 60分鐘，其中所加入的還原劑與金屬元素的物質(zhì)的量之比為1 500 : 1 ;反應(yīng)
過程中保持溶液ra = 8 13，得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的金屬納米粒子的膠體溶液。 其中，所述金屬的可溶性前驅(qū)體為H2PtCl6， RuCl3， H2IrCl6， PdCl2， RhCl3， OsCl3，HAuCl4， Cr(N03)3， Ni(N03)2， Co(N03)3， MnCl2， CuCl2， TiCl4， SnCl4， VC14， FeCl3， Ga(N03)3，MoCl6， Na2Se03中的一種或一種以上，其中必含H2PtCl6 ;所述的堿性物質(zhì)為Na2C03， NaHC03，NaOH， K2C03， KHC03， KOH， NH4OH， CO(NH2)2中的一種；所述的醇水混合溶液中醇與水的質(zhì)量比為0. 1 100 : l，醇為甲醇，乙醇，丙醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇；所述的還原劑為硼氫化鈉，甲醛，乙醛，甲酸，乙酸，肼，檸檬酸鈉，抗壞血酸中的一種。 2)以步驟1)所得到的導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的金屬納米粒子為載體，于其上擔(dān)載具有催化氧析出功能的納米粒子，具體步驟如下 根據(jù)所需制備的催化劑粒子中作為載體的具有催化氧還原功能的納米粒子與于其上擔(dān)載的具有催化氧析出功能的金屬納米粒子的質(zhì)量之比，分別將一定量的質(zhì)量濃度為0. 1 30%的含有催化劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體溶液或含有催化劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體和質(zhì)量濃度為1 20%的導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液加入醇水混合溶液中，其中導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液與醇水混合溶液的質(zhì)量比為0.001 1 : l，具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物為金
屬元素的保護(hù)劑，導(dǎo)質(zhì)子聚合物與所要擔(dān)載的金屬元素的質(zhì)量之比為o.02 1 : i，攪拌均
勻后，將所得到的溶液與步驟1)所得到的膠體溶液混合，攪拌均勻，加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)溶
液ra值為8 14，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在
90-20(TC，反應(yīng)時(shí)間2-24小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的納米粒子的膠體溶液。
其中，所述的可溶性金屬前驅(qū)體為H2IrCl6， RuCl3， H2PtCl6， HAuCl4， PdCl2， OsCl3，RhCl3， TaCl5， VC14， Cr(N03)3， MnCl2， Fe(N03)3， Co(N03)3， Ni(N03)2， TiCl4， Zr(N03)4， MoCl6，SnCl4， Na2Se03中的一種或多種，其中，必含有H2IrCl6， RuCl3中的一種；所述的堿性物質(zhì)為Na2C03， NaHC03， NaOH， K2C03， KHC03， KOH， NH4OH， CO(NH2)2中的一種；所述的醇水混合溶液中
醇與水的質(zhì)量比為o. i ioo : 1，醇為甲醇，乙醇，丙醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇。 3)將步驟2)所得到的膠體溶液，采用透析袋于醇水溶液中透析處理去除雜質(zhì)離子和有機(jī)副產(chǎn)物，其中透析袋的截留分子量為1K lOOKDa，用于透析的醇水溶液中水所占的質(zhì)量份數(shù)為0.01-50%，最后得到本發(fā)明所述的催化劑漿料，其中所述醇為甲醇、乙醇、丙
醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇中的一種。 所述催化劑漿料在一體式可再生燃料電池雙效氧電極中的應(yīng)用，具體為將所述的催化劑漿料均勻的噴涂于氣體擴(kuò)散層，至催化劑的擔(dān)載量達(dá)到所需值，烘干備用，作為氧電極。 所述催化劑漿料作為一體式可再生燃料電池雙效氧電極催化劑的應(yīng)用，具體為向上述步驟1)所得到的導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的納米粒子的膠體溶液中添加作為載體的第三
組分，采用公知的方法，如將膠體溶液ra值調(diào)變?yōu)? 6，或改變膠體溶液中醇與水的比例，
將納米粒子均勻的沉積于第三組分之上，制備得到有效組分分散于載體之上的擔(dān)載型催化劑，且有效組分表面原位吸附導(dǎo)質(zhì)子聚合物； 所述作為載體的第三組分為公知的催化劑載體，如碳粉；鈣鈦礦型化合物；金屬陶瓷，如TiN， TiC， ZrN， ZrC， BC， TaB等；導(dǎo)電氧化物，如Ti407， TiO. 9Ni0. 102等，其在所制備的擔(dān)載型催化劑中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 99%。 用所制備的催化劑漿料制備電極，組裝電池以評(píng)價(jià)其電池性能，過程如下
1、氣體擴(kuò)散層的制備 1)碳紙基底的疏水化處理將基底浸漬在lwt. %的PTFE乳液中1 2分鐘，取出后烘干，去除其中的水。反復(fù)進(jìn)行數(shù)次上述浸泡-干燥過程，至碳紙基底層中的PTFE的含量達(dá)到設(shè)定值，范圍為5% 50% 。將上述疏水處理的碳紙放入焙燒爐內(nèi)，升溫至240 250°C熱處理30分鐘，目的是去除PTFE乳液中的表面活性劑。然后將爐溫升至340 35(TC，繼續(xù)焙燒30分鐘，目的是使PTFE熔融形成PTFE膜覆于并碳紙的碳纖維表面，實(shí)現(xiàn)碳紙的疏水性。 2)微孔層的制備將碳黑粉末和PTFE乳液按一定質(zhì)量比在乙醇溶液中分散，采用超聲波振蕩的方法充分混合均勻后，在8(TC的水浴中加熱聚凝，使其成為粘稠狀的漿料，以涂布法涂敷到疏水化處理過的碳紙上，使基底層平整并具有適當(dāng)?shù)目捉Y(jié)構(gòu)。室溫晾干后，在240 25(TC下焙燒30分鐘，以除去PTFE乳液中的表面活性劑，隨后在340 35(TC下燒結(jié)30分鐘，使PTFE熔融，覆蓋于碳粉表面，構(gòu)成疏水的氣體擴(kuò)散孔道。 2、電極制備氫電極側(cè)將商業(yè)化的鉑黑或者Pt/C與Naf ion (質(zhì)量份數(shù)5 % )溶液于異丙醇溶液中混合，Nafion與Pt的質(zhì)量之比為0. 02 1 : l，超聲振蕩使二者混合均勻得到氫電極催化劑漿料，將漿料均勻的噴涂于氣體擴(kuò)散層至催化劑的擔(dān)載量達(dá)到設(shè)定值，烘干備用，作為氫電極；將本發(fā)明所制備的催化劑漿料均勻的噴涂于氣體擴(kuò)散層，至催化劑的擔(dān)載量達(dá)到設(shè)定值，烘干備用，作為雙效氧電極。 3、 MEA的制備將氫電極和氧電極置于Nafion膜的兩側(cè)，置于油壓機(jī)中，16(TC下施以低于1. 0MPa的壓力，保持1分鐘，使整個(gè)組件預(yù)熱，然后施以2. 0MPa的壓力，保持1分鐘，之后迅速冷卻，即制得MEA，有效面積5cm2。 4、單電池的組裝電池的組裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用不銹鋼網(wǎng)作為集流網(wǎng)，不銹鋼板作為端板，將MEA、集流網(wǎng)、端板及密封材料組裝成單電池。 5、電池操作條件為燃料電池模式H2/02，氣體表壓為0. 2MPa，增濕溫度為60 90°C ，單電池工作溫度為60 80°C 。水電解池模式由氧電極側(cè)供水，流速為l-20ml/min，單電池工作溫度為60 80°C。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 1.制備催化劑過程中，所使用的保護(hù)劑具有導(dǎo)質(zhì)子功能，有利于其在燃料電池中的應(yīng)用。 2.制備催化劑過程中，添加相對(duì)少量的保護(hù)劑，即可有效的控制金屬納米粒子的平均粒徑。 3.所添加的導(dǎo)質(zhì)子聚合物與金屬催化劑的質(zhì)量之比，符合一體式可再生燃料電池催化層的組分構(gòu)成對(duì)二者質(zhì)量之比的要求，因此，反應(yīng)產(chǎn)物去除雜質(zhì)后，無需再去除或添加導(dǎo)質(zhì)子聚合物即可直接用來制備燃料電池催化層。 4.從催化劑的制備到將其應(yīng)用于制備一體式可再生燃料電池催化層的過程中，無
需催化劑的干燥，以及催化劑漿料制備過程中的催化劑與導(dǎo)質(zhì)子聚合物的混合工序，整個(gè)過程，簡(jiǎn)單，快捷。 5.作為保護(hù)劑的導(dǎo)質(zhì)子聚合物均勻的分布在催化劑的周圍，使得所制備的一體式可再生燃料電池催化層結(jié)構(gòu)更有序，有利于提高電池性能。 6.催化劑中，具有催化氧析出反應(yīng)功能的納米粒子以被擔(dān)載的形式與具有催化氧還原反應(yīng)功能的納米粒子充分混合，相對(duì)于傳統(tǒng)的兩種功能催化劑的機(jī)械混合方式，提高了不同功能催化劑粒子之間的混合程度，從而提高了單一功能催化劑粒子在整個(gè)催化層中分散的均一程度，提高了催化劑的利用率。 7.具有催化氧析出功能的催化劑均勻的分散于載體表面，在相對(duì)較低的催化劑擔(dān)量條件下，即取得了較好的水電解性能。


圖1電池結(jié)構(gòu)示意圖，l-定位？L2-不銹鋼夾板，3-密封圈，4-集流網(wǎng)，5-膜電極
圖2本發(fā)明制備的Ir/Pt納米顆粒的透射電鏡圖片
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。
實(shí)施例1 準(zhǔn)確稱取450mg質(zhì)量濃度為5%的Naf ion溶液，加入到丙醇與水的混合液中，丙醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌6分鐘后，加入含有90mgPt的H2PtCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，添加NaOH調(diào)節(jié)溶液的ra值為9和5ml甲酸，于9(TC攪拌加熱回流，保持溶液的ffl值為9，反應(yīng)60分鐘，最終得到穩(wěn)定的黑褐色Pt膠體溶液。 準(zhǔn)確稱取150mg質(zhì)量濃度為5X的Nafion溶液，加入到乙醇與水的混合液中，乙醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌6分鐘后，加入含有30mglr的H2IrCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，然后與上述Pt的膠體溶液混合，繼續(xù)攪拌10分鐘，添加NaOH調(diào)節(jié)溶液的ra值為13，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在15(TC，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的Ir/Pt納米粒子的膠體溶液。所得到的膠體溶液采用透析袋于乙醇和水的混合溶液(其中乙醇和水的質(zhì)量份數(shù)分別為95%和5%)中透析處理去除有機(jī)副產(chǎn)物及雜質(zhì)離子，透析袋的截流分子量為14000Da，得到用于制備電池催化層的催化劑漿料，其中金屬催化劑的質(zhì)量份數(shù)為1%。 所制備的催化劑納米粒子的投射電鏡照片如圖2所示，其平均粒徑為2. 6nm，Pt與Ir的納米粒子均勻混合。 用所制備的催化劑槳料制備電池電極，組裝電池以評(píng)價(jià)其電池性能，過程如下
1、氣體擴(kuò)散層的制備 1)碳紙基底的疏水化處理將基底浸漬在lwt. %的PTFE乳液中1 2分鐘，取出后烘干，去除其中的水。反復(fù)進(jìn)行數(shù)次上述浸泡_干燥過程，至基底層中的PTFE的含量30 % 。將上述疏水處理的碳紙放入焙燒爐內(nèi)，升溫至25(TC熱處理30分鐘，然后將爐溫升至350°C ，繼續(xù)焙燒30分鐘，實(shí)現(xiàn)碳紙的疏水性。 2)微孔層的制備將碳黑粉末和lwt. % PTFE乳液按7 : 3的質(zhì)量比在乙醇溶液中分散，采用超聲波振蕩的方法充分混合均勻后，在80°C的水浴中加熱聚凝，使其成為粘稠狀的漿料，以涂布法涂敷到疏水化處理過的碳紙上，使基底層平整并具有適當(dāng)?shù)目捉Y(jié)構(gòu)。室溫晾干后，在25(TC下焙燒30分鐘，隨后在35(TC下燒結(jié)30分鐘，使PTFE熔融，覆蓋于碳粉表面，構(gòu)成疏水的氣體擴(kuò)散孔道。 2、電極制備氫電極側(cè)將商業(yè)化的鉑黑與Nafion(質(zhì)量份數(shù)5X )溶液于異丙醇溶液中混合，Nafion與Pt的質(zhì)量之比為0.25 : : 1，超聲振蕩使二者混合均勻得到氫電極催化劑漿料，將漿料均勻的噴涂于氣體擴(kuò)散層至催化劑的擔(dān)載量達(dá)到0. 2mgPt/cm、烘干備用，作為氫電極；將本發(fā)明所制備的催化劑漿料均勻的噴涂于氣體擴(kuò)散層，至催化劑的擔(dān)載量達(dá)到lmg/cn^，烘干備用，作為氧電極。 3、MEA的制備將陽極和陰極置于DU PONT公司的Naf ion212膜的兩側(cè)，置于油壓機(jī)中，16(TC下施以低于1. OMPa的壓力，保持1分鐘，使整個(gè)組件預(yù)熱，然后施以約2. OMPa的壓力，保持1分鐘，之后迅速冷卻，即制得MEA，有效面積5cm2
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4、單電池的組裝電池的組裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用不銹鋼網(wǎng)作為集流網(wǎng)，不銹鋼板作為端板，將MEA、集流網(wǎng)、端板及密封材料組裝成單電池。 5、電池操作條件為H2/02，氣體表壓為0. 2MPa，陽極氣體增濕溫度為90°C ，陰極氣體增濕溫度為85t:，單電池工作溫度為80°C。水電解池由氧電極側(cè)供水，流速為10ml/min，單電池工作溫度為80°C 測(cè)試結(jié)果表明，單電池性能，應(yīng)用于燃料電池峰值功率密度為1030mW/cm2 ;應(yīng)用于水電解，1000mA/cm2電流密度下，電池端電壓為1. 645V。
實(shí)施例2 準(zhǔn)確稱取450mg質(zhì)量濃度為5%的SPEEK溶液，加入到乙醇與水的混合液中，乙醇與水的質(zhì)量之比為2 : 1，攪拌10分鐘，加入含有90mgPt的H2PtCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，添加Na2C03調(diào)節(jié)溶液的ra值為10和5ml乙醛，于85。C攪拌加熱回流，保持溶液的ffl值為10，反應(yīng)50分鐘，最終得到穩(wěn)定的黑褐色Pt膠體溶液。 準(zhǔn)確稱取150mg質(zhì)量濃度為5%的SPEEK溶液，加入到乙醇與水的混合液中，乙醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌6分鐘后，加入含有30mglr的H2IrCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，然后與上述Pt的膠體溶液混合，繼續(xù)攪拌10分鐘，添加Na2C03調(diào)節(jié)溶液的ra值為13，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在15(TC，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的Ir/Pt納米粒子的膠體溶液。所得到的膠體溶液采用透析袋于乙醇和水的混合溶液(其中乙醇和水的質(zhì)量份數(shù)分別為95%和5%)中透析處理去除有機(jī)副產(chǎn)物及雜質(zhì)離子，透析袋的截流分子量為14000Da，得到用于制備電池催化層的催化劑漿料，其中金屬催化劑的質(zhì)量份數(shù)為1%。 MEA的制備，單電池組裝及測(cè)試條件同實(shí)施例l，催化劑擔(dān)載量氫電極0. 2mgPt/cm2，氧電極總擔(dān)載量lmg/cm2，測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用于燃料電池，電池峰值功率密度為800mW/cm、應(yīng)用于水電解，1000mA/cm2電流密度下，電池端電壓為1. 660V。
實(shí)施例3 準(zhǔn)確稱取450mg質(zhì)量濃度為5%的Nafion溶液，加入到甲醇與水的混合液中，甲醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌10分鐘，加入含有60mgPt的H2PtCl6和20mgAu的HAuC14溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，添加Na2C03調(diào)節(jié)溶液的ra值為10和5ml甲醛，于85。C攪拌加熱回流，保持溶液的ra值為10，反應(yīng)50分鐘，最終得到穩(wěn)定的黑褐色PtAu膠體溶液。
準(zhǔn)確稱取150mg質(zhì)量濃度為5%的Nafion溶液，加入到甲醇與水的混合液中，甲醇與水的質(zhì)量之比為1 : l，攪拌6分鐘后，加入含有20mglr的H2IrCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，然后與上述PtAu的膠體溶液混合，繼續(xù)攪拌10分鐘，添加NaOH調(diào)節(jié)溶液的ffl值為13. 5，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在15(TC，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的Ir/PtAu納米粒子的膠體溶液。所得到的膠體溶液采用透析袋于丙醇和水的混合溶液(其中丙醇和水的質(zhì)量份數(shù)分別為96%和4%)中透析處理去除有機(jī)副產(chǎn)物及雜質(zhì)離子，透析袋的截流分子量為14000Da，得到用于制備電池催化層的催化劑漿料，其中金屬催化劑的質(zhì)量份數(shù)為1%。 MEA的制備，單電池組裝及測(cè)試條件同實(shí)施例l，催化劑擔(dān)載量氫電極0. 2mgPt/cm2，氧電極總擔(dān)載量lmg/cm2，測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用于燃料電池，電池峰值功率密度為980mW/cm、應(yīng)用于水電解，1000mA/cm2電流密度下，電池端電壓為1. 640V。
實(shí)施例4 準(zhǔn)確稱取450mg質(zhì)量濃度為5%的Naf ion溶液，加入到丙醇與水的混合液中，丙醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌10分鐘，加入含有80mgPt的H2PtCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，添加Na2C03調(diào)節(jié)溶液的ra值為10和5ml乙醛，于85。C攪拌加熱回流，保持溶液的ffl值為10，反應(yīng)60分鐘，最終得到穩(wěn)定的黑褐色Pt膠體溶液。 準(zhǔn)確稱取150mg質(zhì)量濃度為5X的Nafion溶液，加入到乙醇與水的混合液中，乙醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌6分鐘后，加入含有20mgRu的RuCl3溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，然后與上述Pt的膠體溶液混合，繼續(xù)攪拌10分鐘，添加NaOH調(diào)節(jié)溶液的ra值為13，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在16(TC，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的Ru/Pt納米粒子的膠體溶液。所得到的膠體溶液采用透析袋于丙醇和水的混合溶液(其中丙醇和水的質(zhì)量份數(shù)分別為96%和4% )中透析處理去除有機(jī)副產(chǎn)物及雜質(zhì)離子，透析袋的截流分子量為14000Da，得到用于制備電池催化層的催化劑漿料，其中金屬催化劑的質(zhì)量份數(shù)為1%。 MEA的制備，單電池組裝及測(cè)試條件同實(shí)施例l，催化劑擔(dān)載量氫電極0. 2mgPt/cm2，氧電極總擔(dān)載量lmg/cm2，測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用于燃料電池，電池峰值功率密度為1000mW/cm、應(yīng)用于水電解，1000mA/cm2電流密度下，電池端電壓為1. 620V。
實(shí)施例5 準(zhǔn)確稱取450mg質(zhì)量濃度為5 %的Naf ion溶液，加入到丙醇與水的混合液中，丙醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌10分鐘，加入含有80mgPt的H2PtCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，添加Na2C03調(diào)節(jié)溶液的ra值為10和5ml甲酸，于85"C攪拌加熱回流，保持溶液的ffl值為10，反應(yīng)50分鐘，最終得到穩(wěn)定的黑褐色Pt膠體溶液。 準(zhǔn)確稱取150mg質(zhì)量濃度為5%的Nafion溶液，加入到乙醇與水的混合液中，乙醇與水的質(zhì)量之比為1 : l，攪拌6分鐘后，加入含有20mglr的H2IrCl6和10mgRu的RuCl3溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，然后與上述Pt的膠體溶液混合，繼續(xù)攪拌10分鐘，添加NaOH調(diào)節(jié)溶液的ra值為13，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在160°C ，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的IrRu/Pt納米粒子的膠體溶液。所得到的膠體溶液采用透析袋于丙醇和水的混合溶液(其中丙醇和水的質(zhì)量份數(shù)分別為96%和4% )中透析處理去除有機(jī)副產(chǎn)物及雜質(zhì)離子，透析袋的截流分子量為14000Da，得到用于制備電池催化層的催化劑漿料，其中金屬催化劑的質(zhì)量份數(shù)為1%。 MEA的制備，單電池組裝及測(cè)試條件同實(shí)施例l，催化劑擔(dān)載量氫電極0. 2mgPt/cm2，氧電極總擔(dān)載量lmg/cm2，測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用于燃料電池，電池峰值功率密度為990mW/cm、應(yīng)用于水電解，1000mA/cm2電流密度下，電池端電壓為1. 625V。
實(shí)施例6 準(zhǔn)確稱取450mg質(zhì)量濃度為5%的Nafion溶液，加入到丙醇與水的混合液中，丙醇與水的質(zhì)量之比為1 : 1，攪拌10分鐘，加入含有80mgPt的H2PtCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，添加Na2C03調(diào)節(jié)溶液的ra值為10. 5和5ml甲醛，于85。C攪拌加熱回流，保持溶液的ffl值為10. 5，反應(yīng)50分鐘，最終得到穩(wěn)定的黑褐色Pt膠體溶液。 準(zhǔn)確稱取150mg質(zhì)量濃度為5%的Nafion溶液，加入到乙醇與水的混合液中，乙醇與水的質(zhì)量之比為1 : l，攪拌6分鐘后，加入含有20mglr的H2IrCl6和10mgSn的SnCl4溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，然后與上述Pt的膠體溶液混合，繼續(xù)攪拌10分鐘，添加NaOH調(diào)節(jié) 溶液的ra值為13，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在 140°C ，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的IrSn/Pt納米粒子的膠體溶液。所得 到的膠體溶液采用透析袋于丙醇和水的混合溶液(其中丙醇和水的質(zhì)量份數(shù)分別為96% 和4% )中透析處理去除有機(jī)副產(chǎn)物及雜質(zhì)離子，透析袋的截流分子量為14000Da，得到用 于制備電池催化層的催化劑漿料，其中金屬催化劑的質(zhì)量份數(shù)為1%。 MEA的制備，單電池組裝及測(cè)試條件同實(shí)施例l，催化劑擔(dān)載量氫電極0. 2mgPt/ cm2，氧電極總擔(dān)載量lmg/cm2，測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用于燃料電池，電池峰值功率密度為 1100mW/cm、應(yīng)用于水電解，1000mA/cm2電流密度下，電池端電壓為1. 650V。
實(shí)施例7 準(zhǔn)確稱取450mg質(zhì)量濃度為5%的SPEEK溶液，加入到丙醇與水的混合液中，丙醇 與水的質(zhì)量之比為2 : 1，攪拌10分鐘，加入含有80mgPt的H2PtCl6溶液繼續(xù)攪拌30分鐘， 添加Na2C03調(diào)節(jié)溶液的ra值為10和5ml甲酸，于85"C攪拌加熱回流，保持溶液的ffl值為 10. 5，反應(yīng)50分鐘，最終得到穩(wěn)定的黑褐色Pt膠體溶液。 準(zhǔn)確稱取150mg質(zhì)量濃度為5%的SPEEK溶液，加入到乙醇與水的混合液中，乙醇 與水的質(zhì)量之比為2 : 1，攪拌6分鐘后，加入含有20mglr的H2lrCl6和10mgSn的SnCl4 溶液繼續(xù)攪拌30分鐘，然后與上述Pt的膠體溶液混合，繼續(xù)攪拌10分鐘，添加NaOH調(diào)節(jié) 溶液的ra值為13，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在 160°C ，反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的IrSn/Pt納米粒子的膠體溶液。所得 到的膠體溶液采用透析袋于丙醇和水的混合溶液(其中丙醇和水的質(zhì)量份數(shù)分別為95% 和5% )中透析處理去除有機(jī)副產(chǎn)物及雜質(zhì)離子，透析袋的截流分子量為14000Da，得到用 于制備電池催化層的催化劑漿料，其中金屬催化劑的質(zhì)量份數(shù)為1%。 MEA的制備，單電池組裝及測(cè)試條件同實(shí)施例l，催化劑擔(dān)載量氫電極0. 2mgPt/ cm2，氧電極總擔(dān)載量lmg/cm2，測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用于燃料電池，電池峰值功率密度為 920mW/cm、應(yīng)用于水電解，1000mA/cm2電流密度下，電池端電壓為1. 665V。
權(quán)利要求
一種燃料電池雙效氧電極催化劑漿料，其特征在于該催化劑漿料由催化劑納米粒子、具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物和醇水溶液組成，其中醇水溶液所占的質(zhì)量份數(shù)為50～99.9％，水在醇水溶液所占的質(zhì)量份數(shù)為0.01-50％；催化劑納米粒子由具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物原位修飾，其中，具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物與催化劑納米粒子的質(zhì)量之比為0.02～1∶1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑漿料，其特征在于所述導(dǎo)質(zhì)子聚合物為全氟磺酸樹 脂、磺化聚砜類樹脂、磺化聚苯硫醚樹脂、磺化聚苯并咪唑、磺化聚磷腈、磺化聚酰亞胺樹 脂、磺化聚苯乙烯樹脂和磺化聚醚醚酮樹脂中任意一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑漿料，其特征在于其中的催化劑納米粒子為擔(dān)載型復(fù)合納米粒子，其中作為載體的金屬納米粒子具有催化氧還原功能，于其上擔(dān)載的金屬納米粒子具有催化氧析出功能，二者質(zhì)量之比為o. 5 io : i ;其中作為載體的是鉑納米粒子或含鉑的合金納米粒子PtM，其中M為Ru， Ir， Pd， Rh， Os， Au， Cr， Ni， Co， Mn， Cu， Ti， Sn， V， Fe，Ga，Mo，Se中的一種或多種，Pt與M中所含元素的總的物質(zhì)的量之比為O. 5 10 : 1; 所擔(dān)載的具有催化氧析出功能的納米粒子為金屬N或NX，其中N為Ir， Ru中的一種或兩種， X為Pt， Au， Pd， Os， Rh， Ta， V， Cr， Mn， Fe， Co， Ni， Ti， Zr， Mo， Sn， Se中的一種或多種，N與X 中所含元素的總的物質(zhì)的量之比為0.5 10 : 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池催化劑漿料，其特征在于所述醇為甲醇、乙醇、丙 醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇。
5. —種權(quán)利要求1所述的催化劑漿料的制備方法，其特征在于1) 制備作為載體的具有催化氧還原功能的金屬納米粒子，具體步驟為將質(zhì)量濃度為 1 20%的導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液加入醇水混合溶液中，導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液與醇水混合溶液的質(zhì)量比為o.001 1 : i，其中具有導(dǎo)質(zhì)子功能的聚合物為金屬元素的保護(hù)劑，加入含有催化劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體或質(zhì)量濃度分別為0. 1 30%的含有催化劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體溶液，其中導(dǎo)質(zhì)子聚合物與金屬元素的質(zhì)量之比為o.02 1 : i，攪拌均勻后，加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液ra值為8 13和還原劑于60 IO(TC下攪拌回流1 60分鐘，其中所加入的還原劑與金屬元素的物質(zhì)的量之比為i 500 : i;反應(yīng)過程中保持溶液^ = 8 13，得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的金屬納米粒子的膠體溶液；其中，所述的金屬的可溶性前驅(qū)體為H2PtCl6和RuCl3、 H2IrCl6、 PdCl2、 RhCl3、 OsCl3、 HAuCl4、 Cr(N03)3、 Ni(N03)2、 Co(N03)3、 MnCl2、 CuCl2、 TiCl4、 SnCl4、 VC14、 FeCl3、 Ga(N03)3、 MoCl6、 Na2Se03中的一種或一種以上，其中必含H2PtCl6 ;所述的堿性物質(zhì)為Na2C03， NaHC03， NaOH， K2C03， KHC03， KOH， NH4OH， CO(NH2)2中的一種；所述的醇水混合溶液中醇與水的質(zhì)量比 為0. 1 100 : l，醇為甲醇，乙醇，丙醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇；所述的還原劑為硼氫化 鈉，甲醛，乙醛，甲酸，乙酸，肼，檸檬酸鈉，抗壞血酸中的一種；2) 以步驟l)所得到的導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的金屬納米粒子為載體，于其上擔(dān)載具有催 化氧析出功能的金屬納米粒子，進(jìn)一步制備得到權(quán)利要求1所述的催化劑納米粒子，具體 步驟如下根據(jù)權(quán)利要求3中所述的作為載體的具有催化氧還原功能的納米粒子與于其上擔(dān)載 的具有催化氧析出功能的金屬納米粒子的質(zhì)量之比，將質(zhì)量濃度為0. 1 30%的含有催化 劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體溶液或含有催化劑金屬活性組份的可溶性前驅(qū)體和質(zhì)量濃度為1 20%的導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液加入醇水混合溶液中，其中導(dǎo)質(zhì)子聚合物溶液與醇水混合溶液的質(zhì)量比為o.001 1 : i，導(dǎo)質(zhì)子聚合物與所要擔(dān)載的金屬元素的質(zhì)量之比為o.02 i : i，攪拌均勻后，將所得到的溶液與步驟i)所得到的膠體溶液混合，攪拌均勻，加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液K1值為8 14，將溶液轉(zhuǎn)移至耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在密閉的條件下，控制反應(yīng)溫度在90-20(TC，反應(yīng)時(shí)間2-2小時(shí)，最終得到導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的納米粒子的膠體溶液；其中，所述的可溶性金屬前驅(qū)體鹽為H2IrCl6和/或RuCl3，以及H2PtCl6、HAuCl4、PdCl2、OsCl3、 RhCl3、 TaCl5、 VC14、 Cr(N03)3、 MnCl2、 Fe (N03)3、 Co (N03)3、 Ni(N03)2、 TiCl4、 Zr(N03)4、MoCl6、 SnCl4、 Na2Se03中的一種或多種，其中，必含有H2IrCl6， RuCl3中的至少一種；所述的堿性物質(zhì)為Na2C03， NaHC03， NaOH， K2C03， KHC03， KOH， NH4OH， CO(NH2)2中的一種；所述的醇水混合溶液中醇與水的質(zhì)量比為O. 1 100 : 1，醇為甲醇，乙醇，丙醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇；3)將步驟2)所得到的膠體溶液，采用透析袋于醇水溶液中透析處理去除雜質(zhì)離子和有機(jī)副產(chǎn)物，其中透析袋的截留分子量為1K lOOKDa，用于透析的醇水溶液中水所占的質(zhì)量份數(shù)為0. 01-50%，最后得到權(quán)利要求1所述的催化劑漿料，其中所述醇為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丁二醇或丙三醇中的一種。
6. —種權(quán)利要求1所述催化劑漿料在一體式可再生燃料電池雙效氧電極中的應(yīng)用，其特征在于將所述的催化劑漿料均勻的噴涂于氣體擴(kuò)散層，至催化劑的擔(dān)載量達(dá)到所需值，烘干備用，作為氧電極。
7. —種權(quán)利要求1所述催化劑漿料作為一體式可再生燃料電池雙效氧電極催化劑的應(yīng)用，其特征在于向權(quán)利要求5步驟2)所得到的導(dǎo)質(zhì)子聚合物修飾的納米粒子的膠體溶液中添加作為載體的第三組分，將膠體溶液ra值調(diào)變?yōu)? 6、或改變膠體溶液中醇與水的比例，將納米粒子均勻的沉積于第三組分之上，制備得到有效組分分散于載體之上的擔(dān)載型催化劑，且有效組分表面原位吸附導(dǎo)質(zhì)子聚合物；所述作為載體的第三組分為碳粉、金屬陶瓷、11407或11。.9附。.102，其在所制備的擔(dān)載型催化劑中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 99%。
全文摘要
一種應(yīng)用于一體式可再生燃料電池雙效氧電極的催化劑漿料及其制備方法，其催化劑為擔(dān)載型復(fù)合納米粒子，并且由導(dǎo)質(zhì)子聚合物原位修飾。作為載體的金屬納米粒子具有催化氧還原功能，于其上擔(dān)載的金屬納米粒子具有催化氧析出功能，其與催化劑的質(zhì)量之比符合構(gòu)建一體式可再生燃料電池雙效氧電極催化層對(duì)二者比例的要求，為0.02～1∶1，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)去除雜質(zhì)離子及有機(jī)副產(chǎn)物后，可直接用來制備一體式可再生燃料電池雙效氧電極催化層。所制備的催化劑粒子平均粒徑為2～4nm，應(yīng)用于一體式可再生燃料電池雙效氧電極催化層，取得了優(yōu)良的電池性能。
文檔編號(hào)B01J23/40GK101773825SQ20091001008
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者劉波, 張華民, 張益寧, 馬海鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所