本發(fā)明涉及一種制備方法，具體涉及高效穩(wěn)定的燃料電池催化劑材料制備方法。
背景技術：
燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。但是，它需要電極和電解質以及氧化還原反應才能發(fā)電。隨著能源短缺、環(huán)境污染等問題的加劇，以及儲氫材料和電催化劑開發(fā)方面的重大突破，未來電動汽車極有可能大規(guī)模投入使用。燃料電池以其零污染、高轉化率等優(yōu)勢逐步成為電動汽車的主要動力來源。
pt以納米級顆粒的形式高分散在碳載體上，由于pt與碳載體之間的電子結構差異性較大，只依靠弱相互作用黏附在一起，pt納米粒子很容易在載體表面遷移、團聚長大，致使催化劑表面積減小，活性降低。此外，高比表面的碳在燃料電池工作環(huán)境下，尤其是空氣正極，容易腐蝕，進而導致催化劑的流失。因此，提高燃料電池催化劑的穩(wěn)定性和催化劑利用率具有重要意義。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是pt以納米級顆粒的形式高分散在碳載體上，由于pt與碳載體之間的電子結構差異性較大，只依靠弱相互作用黏附在一起，pt納米粒子很容易在載體表面遷移、團聚長大，致使催化劑表面積減小，活性降低。此外，高比表面的碳在燃料電池工作環(huán)境下，尤其是空氣正極，容易腐蝕，進而導致催化劑的流失，目的在于提供高效穩(wěn)定的燃料電池催化劑材料制備方法，通過濺射方法沉積鉑，提高了鉑金屬在載體上的附著力，電池循環(huán)壽命與市售催化劑相比大大提高，通過氮摻雜pt/c催化劑得到的復合材料具有良好的導電性、穩(wěn)定性和較高的催化活性，可應用于以質子交換膜為電解質的燃料電池，如氫氧質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池等的氣體電極。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：
高效穩(wěn)定的燃料電池催化劑材料制備方法，包括如下步驟，1)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應，得到碳基催化劑載體；2)取碳粉和氯鉑酸加入到乙二醇溶液中，超聲波條件下振蕩均勻，然后在氮氣或氬氣氣氛保護下，于160℃下攪拌回流3小時后冷卻至室溫，將產(chǎn)物離心洗滌、烘干、研磨后得到pt/c催化劑；3)將pt/c催化劑置于管式爐中，在氮氣或氬氣保護下于600～1000℃，保持0.5～2小時，待產(chǎn)物冷卻后，將產(chǎn)物在0.01～2mol/l的硫酸水溶液中60℃～90℃條件下攪拌2～8小時，將產(chǎn)物離心洗滌、烘干、研磨后得到氮摻雜碳層修飾的pt/c催化劑；4)制備帶有膠粘層的四合一離型基膜，在離型基膜的兩個側面分別涂覆一層硅油離型層，然后在其中一個硅油離型層表面再涂覆一層膠粘層；5)利用精密靜電噴粉機將步驟1)中制備的碳基催化劑載體噴在步驟4)中制備的離型膜帶有膠粘層的一側，形成碳基催化劑載體層；6)通過真空磁控濺射技術將氮摻雜碳層修飾的pt/c催化劑濺射到碳基催化劑載體層上，得到催化劑載體膜；7)利用剝離機將步驟6)中得到催化劑載體膜從離型基膜上剝離，超聲清洗后于120℃下進行真空干燥。
本發(fā)明的催化劑制備方法，通過濺射方法沉積鉑，提高了鉑金屬在載體上的附著力，電池循環(huán)壽命與市售催化劑相比大大提高，通過氮摻雜pt/c催化劑得到的復合材料具有良好的導電性、穩(wěn)定性和較高的催化活性，可應用于以質子交換膜為電解質的燃料電池，如氫氧質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池等的氣體電極。其中，氮摻雜pt/c催化劑，利用較低的碳化溫度就可以制備出pt/c催化劑，節(jié)省了能源。
步驟3)中氮氣或氬氣的流速為50～500毫升/分鐘。
步驟2)中碳粉和氯鉑酸的質量比為1:1。
所述碳基材為活性炭、碳納米管和石墨烯中的一種或多種。
所述的離型基膜的制作材料選自pet、pvc、pc、pen、pa和pi中的任意一種。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：
1、本發(fā)明高效穩(wěn)定的燃料電池催化劑材料制備方法，通過濺射方法沉積鉑，提高了鉑金屬在載體上的附著力，電池循環(huán)壽命與市售催化劑相比大大提高；
2、本發(fā)明高效穩(wěn)定的燃料電池催化劑材料制備方法，通過氮摻雜pt/c催化劑得到的復合材料具有良好的導電性、穩(wěn)定性和較高的催化活性，可應用于以質子交換膜為電解質的燃料電池，如氫氧質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池等的氣體電極；
3、本發(fā)明高效穩(wěn)定的燃料電池催化劑材料制備方法，摻雜pt/c催化劑，利用較低的碳化溫度就可以制備出pt/c催化劑，節(jié)省了能源。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
實施例
本發(fā)明高效穩(wěn)定的燃料電池催化劑材料制備方法，包括如下步驟，1)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應，得到碳基催化劑載體；2)取碳粉和氯鉑酸加入到乙二醇溶液中，超聲波條件下振蕩均勻，然后在氮氣或氬氣氣氛保護下，于160℃下攪拌回流3小時后冷卻至室溫，將產(chǎn)物離心洗滌、烘干、研磨后得到pt/c催化劑；3)將pt/c催化劑置于管式爐中，在氮氣或氬氣保護下于600～1000℃，保持0.5～2小時，待產(chǎn)物冷卻后，將產(chǎn)物在0.01～2mol/l的硫酸水溶液中60℃～90℃條件下攪拌2～8小時，將產(chǎn)物離心洗滌、烘干、研磨后得到氮摻雜碳層修飾的pt/c催化劑；4)制備帶有膠粘層的四合一離型基膜，在離型基膜的兩個側面分別涂覆一層硅油離型層，然后在其中一個硅油離型層表面再涂覆一層膠粘層；5)利用精密靜電噴粉機將步驟1)中制備的碳基催化劑載體噴在步驟4)中制備的離型膜帶有膠粘層的一側，形成碳基催化劑載體層；6)通過真空磁控濺射技術將氮摻雜碳層修飾的pt/c催化劑濺射到碳基催化劑載體層上，得到催化劑載體膜；7)利用剝離機將步驟6)中得到催化劑載體膜從離型基膜上剝離，超聲清洗后于120℃下進行真空干燥。
本發(fā)明的催化劑制備方法，通過濺射方法沉積鉑，提高了鉑金屬在載體上的附著力，電池循環(huán)壽命與市售催化劑相比大大提高，通過氮摻雜pt/c催化劑得到的復合材料具有良好的導電性、穩(wěn)定性和較高的催化活性，可應用于以質子交換膜為電解質的燃料電池，如氫氧質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池等的氣體電極。其中，氮摻雜pt/c催化劑，利用較低的碳化溫度就可以制備出pt/c催化劑，節(jié)省了能源。
優(yōu)選的，步驟3)中氮氣或氬氣的流速為50～500毫升/分鐘。
優(yōu)選的，步驟2)中碳粉和氯鉑酸的質量比為1:1。
優(yōu)選的，所述碳基材為活性炭、碳納米管和石墨烯中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述的離型基膜的制作材料選自pet、pvc、pc、pen、pa和pi中的任意一種。
以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。