一种直接制备燃料电池用铂纳米晶核壳催化层的方法
专利汇可以提供一种直接制备燃料电池用铂纳米晶核壳催化层的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种直接制备 燃料 电池 用铂 纳米晶 核壳催化层的方法。该催化层通过 静电纺丝 技术，先直接制备Pd/C‑Nafion催化层，粘结剂可以选为PAA、PVP等 聚合物 高分子，然后在三 电极 体系中，采用脉冲 电沉积 技术在Pd/C催化层上沉积Pt纳米晶，最终制备Pd/C@Pt核壳催化层。Pd/C@Pt催化层作 阴极 ，担量为Pd 0.038mg cm‑2，Pt 0.085mg cm‑2,其单池最大功率 密度 为680mW cm‑2(H2‑Air)优于商业化阴极担量为0.09mg cm‑2的膜电极。对两种催化层进行单池 加速 衰减测试，可发现Pd/C@Pt催化层具有更好的 稳定性 。，下面是一种直接制备燃料电池用铂纳米晶核壳催化层的方法专利的具体信息内容。
1.一种直接制备燃料电池用铂纳米晶核壳催化层的方法，其特征在于：
a)制备催化剂浆料：将10-50wt.％Pd/C催化剂、2-10wt.％Nafion溶液和10-12.5wt.％高分子粘结剂溶液混合，超声1-4h，搅拌12-48h，得到纺丝浆料；Pd/C催化剂、Nafion和高分子粘结剂的质量比为10:3-5:2-4；
b)采用静电纺丝技术，对浆料进行纺丝，得到Pd/C催化层；
c)在碳纸一侧刮涂质量比为10：0.1-3的碳粉和聚四氟乙烯(PTFE)，制备得到气体扩散层(GDL)；
d)步骤b)得到的催化层采用热压法转印到碳纸的涂有碳粉和PTFE的GDL一侧；转印时的热压温度为140-145℃，热压压力为0.5-2Mpa，热压时间为2-4min，最后得到气体扩散电极；
e)采用脉冲电沉积技术，在三电极体系中沉积铂纳米晶；步骤d)得到的气体扩散电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，石墨电极作为对电极，氯铂酸和硫酸溶液作为电解质；脉冲参数如下：电流为5-20mA cm-2，电流供给时间0.2-1ms，电流断开时间为1.8-
8ms，脉冲电沉积时间为300-3600s；最终制备得到钯为核、铂纳米晶为壳的Pd/C@Pt核壳催化层。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中Pd/C催化剂中Pd担载量为0.05-
0.25mg cm-2。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中的高分子粘结剂为聚合物高分子,所述聚合物高分子为聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯胺(PANI)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种或二种以上；浆料的溶剂为异丙醇和/或水。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)中将碳粉和5-20wt.％聚四氟乙烯浆料混合物超声分散均匀，刮涂到碳纸一侧，厚度40-200μm；即制备得到气体扩散层。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b)中所述的静电纺丝技术参数为：液体流速为0.5-1.5ml h-1，针尖距离接收板距离8-15cm，电压为10-20kV，接收时间为1-4h。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤d)中热压压力为0.5-1MPa，时间为2-
4min，热压温度为140℃-142℃。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤e)中氯铂酸浓度为5-30mM，硫酸浓度为0.5-2M。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤e)中脉冲电沉积的参数如下：电流为
10-15mA cm-2，电流供给时间0.2-0.4ms，电流断开时间为1.8-4ms；脉冲电沉积时间为600-
2000s。
一种直接制备燃料电池用铂纳米晶核壳催化层的方法
技术领域
背景技术
发明内容
0.055mg cm-2。电池操作条件为：电池温度：65℃；气体润湿度：100％；H2流量：100mL min-1；
Air流量：800mL min-1。
具体实施方式
离接收板距离为 10cm，电压为10kV，通过接收时间为2h，制备得到Pd担量为0.038mg cm 的Pd/C催化层。将质量比为10:1的碳粉XC-72和5wt.％聚四氟乙烯涂覆在碳纸一侧制备气体扩散层，刮涂厚度为50μm。最后将制备得到的催化层热压转印到气体扩散层被碳粉刮涂的一侧转印压力为0.75MPa，2min，温度为141℃，并将其作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，石墨电极作为对电极；在三电极体系中采用脉冲电沉积技术电沉积铂，电解质溶液为15mM氯铂酸和0.5M 硫酸，沉积电流为10mA cm-2，电流供给时间0.2ms，电流断开时间为
1.8ms；脉冲电沉积时间分别为为600s，1000s,2400s，制备得到Pt担量分别为0.055、
0.085、0.25mg cm-2气体扩散电极。最后制备得到的单侧气体扩散电极作为阴极；采用传统的制备方法，将商业化的40wt.％Pt/C催化剂喷涂到膜的一侧作为阳极0.2mg cm-2，热压成膜电极，在单电池评价装置上进行电化学性能评价。
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