一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法
阅读：996发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种直接醇类 燃料 电池 阴极 支撑 体材料的制备方法。其技术方案是包括以下步骤：一、采用聚氯乙烯为原料，经 热解 、炭化、 粉碎 分级制得粒径为5-30um的易 石墨 化炭；二、在反应釜内加入氯化 铜 ，采用远红外加热器加热熔解成液态状；三、往反应釜内加入以聚氯乙烯为原料制得的易 石墨化 炭，搅拌混合，进行高温 碳 热还原反应，将石墨化炭烘干粉碎；四、用包覆剂包覆，高温石墨化、分级后制得粒度分布均匀，为直接醇类 燃料电池 阴极支撑体材料。有益效果是：可以完全替代中间相碳微球和石墨，且制作工艺可靠；而且具有收缩率低、 变形 量小、石墨化度高、电导率高、 力 学性能好等特点，制造的阴极支撑体性能稳定，使用寿命是常规阴极支撑体的2-3倍。，下面是一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
一、采用900-950份聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；
二、在反应釜内加入500-520份氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；
三、往反应釜内加入100-110份5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，易石墨化炭作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中，将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加蒸馏水水洗，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出5-30um的物料；
四、分级所得5-30um的物料用包覆剂包覆，再采用300℃温度将包覆剂在石墨化炭表面交联，形成包覆壳；包覆后的石墨化炭经700℃炭化、2800℃高温石墨化、分级后制得粒度分布均匀，为直接醇类燃料电池阴极支撑体材料。
2.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其特征是：所述包覆剂为正己烷、萘一种或两种，且包覆剂与物料的质量比为1：100。
3.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其特征是：步骤一的易石墨化炭的制作过程如下：
900-950份聚氯乙烯为原料打入聚合釜内，打开搅拌电机，搅拌速率160-180r/min，在氮气保护下按10-15℃/min升温速率加热至400-420℃，恒温2-3小时进行热解，对应的HCl脱出；之后，在氮气保护下按8-10℃/min升温速率加热至700℃，恒温3-3.5小时进行炭化，该过程是环化及芳构化过程，同时伴随着乙烯、丁烯、乙烷、苯小分子的释放，成为沥青状熔体，经历中间相阶段，形成易石墨化炭，制得的易石墨化炭采用粉碎分级机粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭。
4.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其特征是：步骤三中，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应。
5.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其特征是：步骤三中，添加温度40-50℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜。
6.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其特征是：步骤四中，包覆后的石墨化炭在真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至700℃，恒温2-3小时，炭化后的物料在抽真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至2800℃，恒温2-3小时，所得物料再经分级处理后将其中5-30um的料分级出。
一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。
[0003] 直接醇类燃料电池无须中间转化装置，因而系统结构简单,体积能量密度高,还具有起动时间短、负载响应特性佳、运行可靠性高,在较大的温度范围内都能正常工作,燃料补充方便等优点。其中，直接醇类燃料电池的阴极支撑体是重要的产品，现有常规的制造阴极支撑体的工艺：以吐温80为分散剂,分别以丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为单体和交联剂,制备中间相碳微球/石墨(MCMB/G)浆料,采用凝胶注模工艺,制得直接醇类燃料电池管状阴极支撑体素坯,经液态干燥、滚动干燥和埋石墨粉烧结等过程处理制得其样品。其存在的问题是：中间相碳微球由于具有自烧结性质，在烧结过程中颗粒发生融合并形成烧结体，烧结后的孔隙发生融合，小孔隙融合形成大孔隙，并出现烧结颈，在烧结中容易变形和开裂；石墨添加是减少收缩与变形的，制成的阴极支撑体使用寿命短，难以满足市场需要，因此，就需要一种新的可以替代中间相碳微球和石墨的材料来制备阴极支撑体。
[0004] 中国专利文献公开号101546832B，本发明公开了《一种直接醇类燃料电池异型多孔阴极支撑体材料》，由中间相碳微球粉末、石墨粉末及氧化锌、氧化钙、碳酸氨、碳酸钙、氧化镁或二氧化硅混合后，采用凝胶注模或模压成型，再在经埋碳烧结制成产品。用本发明获得的直接醇类燃料电池异型多孔阴极支撑体制作异型直接醇类燃料电池，重量轻、体积小，可以存储燃料，便于携带；但是其存在的问题采用中间相碳微球粉末、石墨粉末为主要原料制作阴极支撑体，其收缩率大、变形量大，且使用寿命短。
[0005] 中国专利文献公开号109873173A，专利名称为《一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法》，其技术方案是采用酚醛树脂为原料，加入添加剂，将混合料置入炭化炉中在真空状态下进行炭化，炭化温度为600-800℃，炭化好所得的热解炭经过粉碎分级机粉碎分级后，所得5-30um的料通过加入包覆剂包覆,再采用300℃将包覆剂在热解炭表面交联，形成包覆壳。包覆后的物料经700℃炭化、2800℃高温石墨化后制得的热解炭粒度分布均匀。上述发明也可以实现对中间相碳微球和石墨的替代，本发明提供一种不同的工艺和制备方法来实现对中间相碳微球和石墨的替代。
发明内容
[0006] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，本发明采用聚氯乙烯和氯化铜为原料，可以替代中间相碳微球和石墨用以制备阴极支撑体，具有较好的粒度分布，振实密度、粉末压实密度、真密度较高，比表面积较小，电阻率低等特点，是一种较好的阴极支撑体材料，制成的阴极支撑体的收缩率低、变形量小，且寿命大幅延长。
[0007] 其技术方案是包括以下步骤：一、采用900-950份聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；
二、在反应釜内加入500-520份氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；
三、往反应釜内加入100-110份5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，易石墨化炭作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中，将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加蒸馏水水洗，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出5-30um的物料；
四、分级所得5-30um的物料用包覆剂包覆，再采用300℃温度将包覆剂在石墨化炭表面交联，形成包覆壳；包覆后的石墨化炭经700℃炭化、2800℃高温石墨化、分级后制得粒度分布均匀，为直接醇类燃料电池阴极支撑体材料。
二、在反应釜内加入500-520份氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状；
三、往反应釜内加入100-110份5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电机，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中；之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，易石墨化炭作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中，将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加蒸馏水水洗，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出5-30um的物料；
四、分级所得5-30um的物料用包覆剂包覆，再采用300℃温度将包覆剂在石墨化炭表面交联，形成包覆壳；包覆后的石墨化炭经700℃炭化、2800℃高温石墨化、分级后制得粒度分布均匀，为直接醇类燃料电池阴极支撑体材料。
[0009] 优选的，步骤一的易石墨化炭的制作过程如下：900-950份聚氯乙烯为原料打入聚合釜内，打开搅拌电机，搅拌速率160-180r/min，在氮气保护下按10-15℃/min升温速率加热至400-420℃，恒温2-3小时进行热解，对应的HCl脱出；之后，在氮气保护下按8-10℃/min升温速率加热至700℃，恒温3-3.5小时进行炭化，该过程是环化及芳构化过程，同时伴随着乙烯、丁烯、乙烷、苯小分子的释放，成为沥青状熔体，经历中间相阶段，形成易石墨化炭，制得的易石墨化炭采用粉碎分级机粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭。
[0010] 优选的，步骤三中，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应。
[0011] 优选的，步骤三中，添加温度40-50℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜。
[0012] 步骤四中，包覆后的石墨化炭在真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至700℃，恒温2-3小时，炭化后的物料在抽真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至2800℃，恒温2-3小时，所得物料再经分级处理后将其中5-30um的料分级出。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明采用聚氯乙烯为原料，经热解、炭化、粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；在反应釜内加入氯化铜，采用远红外加热器加热至550-600℃并恒温，氯化铜熔解成液态状。往反应釜内加入5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，搅拌，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10-15℃/min，加热至2800℃后保温2-3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中；通过与对比文件提到的不同的方法，制造出直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品，几乎没有收缩与变形，制出的阴极支撑体性能稳定，使用寿命是常规阴极支撑体的2-3倍，可以完全替代中间相碳微球和石墨，而且使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点。
具体实施方式
[0014] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015] 实施例1，本发明提到的一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其制备方法具体如下：称取900公斤聚氯乙烯为原料打入聚合釜内，打开搅拌电机，搅拌速率170r/min，在氮气保护下按12℃/min升温速率加热至410℃，恒温2.5小时进行热解，对应的HCl脱出。之后，在氮气保护下按9℃/min升温速率加热至700℃，恒温3小时进行炭化，该过程是环化及芳构化过程，同时伴随着乙烯、丁烯、乙烷、苯等小分子的释放，成为沥青状熔体，经历中间相阶段，形成易石墨化炭。制得的易石墨化炭采用粉碎分级机粉碎分级制得粒径为5-30um的易石墨化炭；
在反应釜内加入500公斤的氯化铜，采用远红外加热器加热至580℃并恒温，氯化铜熔
解成液态状；
往反应釜内加入100公斤的5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌
电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，在采用远红外加热器加热至580℃并恒温的抽滤釜内将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率12℃/min，加热至2800℃后保温2.5小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度45℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出5-30um的物料。
在反应釜内加入500公斤的氯化铜，采用远红外加热器加热至580℃并恒温，氯化铜熔
解成液态状；
往反应釜内加入100公斤的5-30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌
电机，搅拌速率120r/min，搅拌时间6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，在采用远红外加热器加热至580℃并恒温的抽滤釜内将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率12℃/min，加热至2800℃后保温2.5小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度45℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出5-30um的物料。
[0016] 分级所得5-30um的物料按100:1.2（质量比）的比例添加正己烷作为包覆剂后在搅拌釜内搅拌3小时，釜温控制在95℃，之后，将所得的混合料置入烘箱中按8℃/min升温速率加热至300℃，恒温3小时，将包覆剂在石墨化炭表面交联，形成包覆壳，通过包覆剂包覆石墨化炭使得石墨化炭在充放电过程中结构更加稳定，不易粉化，充放电循环稳定性更好。包覆后的石墨化炭在真空状态下按12℃/min升温速率加热至700℃，恒温3小时，炭化后的物料在抽真空状态下按12℃/min升温速率加热至2800℃，恒温3小时，所得物料再经分级处理后将其中5-30um的料分级出，制得粒度分布均匀，机械强度高，耐温性能好的石墨化炭，是一种优良的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料。
[0017] 该实施例得到的石墨化炭的技术指标如下：D50(um) 振实密度（g/cm3） 粉末压实密度（g/cm3） 真密度（g/cm3） 比表面积（m2/g） 电阻率（Ω.cm）
18±2.0 ≥1.38 ≥1.96 2.45±0.03 0.75±0.5 0.0202
其中，D50：采用粒度分析仪测定，得到该阴极支撑体材料累计50%点的直径为18±
2.0um。（2）振实密度：采用振实密度仪测定，得到该阴极支撑体材料的振实密度为≥1.38g/cm3。（3）粉末压实密度：采用粉末压实密度测试仪测试，得到该阴极支撑体材料的粉末压实密度为≥1.96g/cm3。（4）真密度：采用真密度测定仪测试，得到该阴极支撑体材料的真密度为2.45±0.03g/cm3。（5）比表面积：采用比表面积分析仪测试，得到该阴极支撑体材料的比表面积为0.75±0.5m2/g。（6）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为0.0202Ω.cm。
18±2.0 ≥1.38 ≥1.96 2.45±0.03 0.75±0.5 0.0202
其中，D50：采用粒度分析仪测定，得到该阴极支撑体材料累计50%点的直径为18±
2.0um。（2）振实密度：采用振实密度仪测定，得到该阴极支撑体材料的振实密度为≥1.38g/cm3。（3）粉末压实密度：采用粉末压实密度测试仪测试，得到该阴极支撑体材料的粉末压实密度为≥1.96g/cm3。（4）真密度：采用真密度测定仪测试，得到该阴极支撑体材料的真密度为2.45±0.03g/cm3。（5）比表面积：采用比表面积分析仪测试，得到该阴极支撑体材料的比表面积为0.75±0.5m2/g。（6）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为0.0202Ω.cm。
[0018] 通过该种方法可以制造出直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品，使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体的性能测试指标如下：（1）孔隙率：采用阿基米德排水法测定，得到该阴极支撑体材料的孔隙率为41.2%，孔隙均匀分布；（2）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为
0.0202Ω.cm；（3）力学性能：采用万能试验机的三点弯曲试验测定抗折强度，抗压强度采用压匮试验测定，经测量得到，阴极支撑体材料的抗折强度20.52MPa，抗压强度17.26MPa。（4）经极限测试，使用寿命是常规阴极支撑体的2倍；（5）经过收缩率测试仪测试收缩率，通过变形量测试仪测试变形量，收缩率和变形量二者均小于中间相碳微球/石墨的收缩率和变形量。另外具有石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点，完全可以替代中间相碳微球/石墨。
0.0202Ω.cm；（3）力学性能：采用万能试验机的三点弯曲试验测定抗折强度，抗压强度采用压匮试验测定，经测量得到，阴极支撑体材料的抗折强度20.52MPa，抗压强度17.26MPa。（4）经极限测试，使用寿命是常规阴极支撑体的2倍；（5）经过收缩率测试仪测试收缩率，通过变形量测试仪测试变形量，收缩率和变形量二者均小于中间相碳微球/石墨的收缩率和变形量。另外具有石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点，完全可以替代中间相碳微球/石墨。
[0019]实施例2，本发明提到的一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其制备方法具体如下：
称取900公斤聚氯乙烯为原料打入聚合釜内，打开搅拌电机，搅拌速率160r/min，在氮气保护下按10℃/min升温速率加热至400℃，恒温3小时进行热解，对应的HCl脱出。之后，在氮气保护下按8℃/min升温速率加热至700℃，恒温3.5小时进行炭化，该过程是环化及芳构化过程，同时伴随着乙烯、丁烯、乙烷、苯等小分子的释放，成为沥青状熔体，经历中间相阶段，形成易石墨化炭。制得的易石墨化炭采用粉碎分级机粉碎分级制得粒径为5um的易石墨化炭；
在反应釜内加入500公斤的氯化铜，采用远红外加热器加热至550℃并恒温，氯化铜熔
解成液态状；
往反应釜内加入100公斤的5um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电
机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，在采用远红外加热器加热至550℃并恒温的抽滤釜内将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10℃/min，加热至2800℃后保温3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度40℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出
5的物料。
称取900公斤聚氯乙烯为原料打入聚合釜内，打开搅拌电机，搅拌速率160r/min，在氮气保护下按10℃/min升温速率加热至400℃，恒温3小时进行热解，对应的HCl脱出。之后，在氮气保护下按8℃/min升温速率加热至700℃，恒温3.5小时进行炭化，该过程是环化及芳构化过程，同时伴随着乙烯、丁烯、乙烷、苯等小分子的释放，成为沥青状熔体，经历中间相阶段，形成易石墨化炭。制得的易石墨化炭采用粉碎分级机粉碎分级制得粒径为5um的易石墨化炭；
在反应釜内加入500公斤的氯化铜，采用远红外加热器加热至550℃并恒温，氯化铜熔
解成液态状；
往反应釜内加入100公斤的5um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电
机，搅拌速率120r/min，搅拌时间5小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，在采用远红外加热器加热至550℃并恒温的抽滤釜内将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率10℃/min，加热至2800℃后保温3小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度40℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出
5的物料。
[0020] 分级所得5um的物料按100: 1（质量比）的比例添加萘作为包覆剂后在搅拌釜内搅拌3小时，釜温控制在90℃，之后，将所得的混合料置入烘箱中按5℃/min升温速率加热至300℃，恒温3小时，将包覆剂在石墨化炭表面交联，形成包覆壳，通过包覆剂包覆石墨化炭使得石墨化炭在充放电过程中结构更加稳定，不易粉化，充放电循环稳定性更好。包覆后的石墨化炭在真空状态下按10℃/min升温速率加热至700℃，恒温2小时，炭化后的物料在抽真空状态下按10℃/min升温速率加热至2800℃，恒温2小时，所得物料再经分级处理后将其中5um的料分级出，制得粒度分布均匀，机械强度高，耐温性能好的石墨化炭，是一种优良的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料。
[0021] 该实施例得到的石墨化炭的技术指标如下：D50(um) 振实密度（g/cm3） 粉末压实密度（g/cm3） 真密度（g/cm3） 比表面积（m2/g） 电阻率（Ω.cm）
17±2.0 ≥1.39 ≥1.99 2.48±0.03 0.71±0.5 0.0229
其中，D50：采用粒度分析仪测定，得到该阴极支撑体材料累计50%点的直径为17±
2.0um。（2）振实密度：采用振实密度仪测定，得到该阴极支撑体材料的振实密度为≥1.39g/cm3。（3）粉末压实密度：采用粉末压实密度测试仪测试，得到该阴极支撑体材料的粉末压实
3
密度为≥1.99g/cm。（4）真密度：采用真密度测定仪测试，得到该阴极支撑体材料的真密度为2.48±0.03g/cm3。（5）比表面积：采用比表面积分析仪测试，得到该阴极支撑体材料的比表面积为0.71±0.5m2/g。（6）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为0.0229Ω.cm。
17±2.0 ≥1.39 ≥1.99 2.48±0.03 0.71±0.5 0.0229
其中，D50：采用粒度分析仪测定，得到该阴极支撑体材料累计50%点的直径为17±
2.0um。（2）振实密度：采用振实密度仪测定，得到该阴极支撑体材料的振实密度为≥1.39g/cm3。（3）粉末压实密度：采用粉末压实密度测试仪测试，得到该阴极支撑体材料的粉末压实
3
密度为≥1.99g/cm。（4）真密度：采用真密度测定仪测试，得到该阴极支撑体材料的真密度为2.48±0.03g/cm3。（5）比表面积：采用比表面积分析仪测试，得到该阴极支撑体材料的比表面积为0.71±0.5m2/g。（6）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为0.0229Ω.cm。
[0022] 通过该种方法可以制造出直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品，使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体的性能测试指标如下：（1）孔隙率：采用阿基米德排水法测定，得到该阴极支撑体材料的孔隙率为41.7%，孔隙均匀分布；（2）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为
0.0229Ω.cm；（3）力学性能：采用万能试验机的三点弯曲试验测定抗折强度，抗压强度采用压匮试验测定，经测量得到，阴极支撑体材料的抗折强度21.20MPa，抗压强度16.21MPa；（4）经极限测试，使用寿命是常规阴极支撑体的2.6倍；（5）经过收缩率测试仪测试收缩率，通过变形量测试仪测试变形量，收缩率和变形量二者均小于中间相碳微球/石墨的收缩率和变形量。另外具有石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点，完全可以替代中间相碳微球/石墨。
0.0229Ω.cm；（3）力学性能：采用万能试验机的三点弯曲试验测定抗折强度，抗压强度采用压匮试验测定，经测量得到，阴极支撑体材料的抗折强度21.20MPa，抗压强度16.21MPa；（4）经极限测试，使用寿命是常规阴极支撑体的2.6倍；（5）经过收缩率测试仪测试收缩率，通过变形量测试仪测试变形量，收缩率和变形量二者均小于中间相碳微球/石墨的收缩率和变形量。另外具有石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点，完全可以替代中间相碳微球/石墨。
[0023] 实施例3，本发明提到的一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法，其制备方法具体如下：称取950公斤聚氯乙烯为原料打入聚合釜内，打开搅拌电机，搅拌速率180r/min，在氮气保护下按15℃/min升温速率加热至420℃，恒温2小时进行热解，对应的HCl脱出。之后，在氮气保护下按10℃/min升温速率加热至700℃，恒温3.5小时进行炭化，该过程是环化及芳构化过程，同时伴随着乙烯、丁烯、乙烷、苯等小分子的释放，成为沥青状熔体，经历中间相阶段，形成易石墨化炭。制得的易石墨化炭采用粉碎分级机粉碎分级制得粒径为30um的易石墨化炭；
在反应釜内加入520公斤的氯化铜，采用远红外加热器加热至600℃并恒温，氯化铜熔
解成液态状；
往反应釜内加入110公斤的30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电
机，搅拌速率120r/min，搅拌时间6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，在采用远红外加热器加热至600℃并恒温的抽滤釜内将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率15℃/min，加热至2800℃后保温2小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度50℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出
30um的物料。
在反应釜内加入520公斤的氯化铜，采用远红外加热器加热至600℃并恒温，氯化铜熔
解成液态状；
往反应釜内加入110公斤的30um的以聚氯乙烯为原料制得的易石墨化炭，打开搅拌电
机，搅拌速率120r/min，搅拌时间6小时，使易石墨化炭与氯化铜充分混合，氯化铜渗入到易石墨化炭中。之后，在采用远红外加热器加热至600℃并恒温的抽滤釜内将反应釜的料进行抽滤，滤布上为渗入氯化铜的易石墨化炭，将渗入氯化铜的易石墨化炭置入炭化炉内，采用抽真空，加热速率15℃/min，加热至2800℃后保温2小时进行高温碳热还原反应，碳材料作为还原剂还原氯化铜，还原后的纳米铜吸附在石墨化炭的片层结构中。将高温碳热还原反应所得的石墨化炭至入水洗罐内，添加温度50℃蒸馏水水洗5遍，洗掉氯化铜，之后将石墨化炭至入炭化炉内，真空状态下进行300℃烘干，烘干后的石墨化炭采用粉碎分级机分级出
30um的物料。
[0024] 分级所得30um的物料按100: 1.5（质量比）的比例添加包覆剂（包覆剂采用正己烷与萘按质量比1:1混合）后在搅拌釜内搅拌2小时，釜温控制在100℃，之后，将所得的混合料置入烘箱中按10℃/min升温速率加热至300℃，恒温2小时，将包覆剂在石墨化炭表面交联，形成包覆壳，通过包覆剂包覆石墨化炭使得石墨化炭在充放电过程中结构更加稳定，不易粉化，充放电循环稳定性更好。包覆后的石墨化炭在真空状态下按15℃/min升温速率加热至700℃，恒温2小时，炭化后的物料在抽真空状态下按15℃/min升温速率加热至2800℃，恒温2小时，所得物料再经分级处理后将其中30um的料分级出，制得粒度分布均匀，机械强度高，耐温性能好的石墨化炭，是一种优良的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料。
[0025] 该实施例得到的石墨化炭的技术指标如下：D50(um) 振实密度（g/cm3） 粉末压实密度（g/cm3） 真密度（g/cm3） 比表面积（m2/g） 电阻率（Ω.cm）
16±2.0 ≥1.40 ≥1.87 2.49±0.03 0.69±0.5 0.0243
其中，D50：采用粒度分析仪测定，得到该阴极支撑体材料累计50%点的直径为16±
2.0um。（2）振实密度：采用振实密度仪测定，得到该阴极支撑体材料的振实密度为≥1.40g/cm3。（3）粉末压实密度：采用粉末压实密度测试仪测试，得到该阴极支撑体材料的粉末压实
3
密度为≥1.87g/cm。（4）真密度：采用真密度测定仪测试，得到该阴极支撑体材料的真密度为2.49±0.03g/cm3。（5）比表面积：采用比表面积分析仪测试，得到该阴极支撑体材料的比表面积为0.69±0.5m2/g。（6）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为0.0243Ω.cm。
16±2.0 ≥1.40 ≥1.87 2.49±0.03 0.69±0.5 0.0243
其中，D50：采用粒度分析仪测定，得到该阴极支撑体材料累计50%点的直径为16±
2.0um。（2）振实密度：采用振实密度仪测定，得到该阴极支撑体材料的振实密度为≥1.40g/cm3。（3）粉末压实密度：采用粉末压实密度测试仪测试，得到该阴极支撑体材料的粉末压实
3
密度为≥1.87g/cm。（4）真密度：采用真密度测定仪测试，得到该阴极支撑体材料的真密度为2.49±0.03g/cm3。（5）比表面积：采用比表面积分析仪测试，得到该阴极支撑体材料的比表面积为0.69±0.5m2/g。（6）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为0.0243Ω.cm。
[0026] 通过该种方法可以制造出直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品，使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体的性能测试指标如下：（1）孔隙率：采用阿基米德排水法测定，得到该阴极支撑体材料的孔隙率为42.1%，孔隙均匀分布；（2）电阻率：通过电阻率测定仪测量，经测量得到，该阴极支撑体材料的电阻率为
0.0243Ω.cm；（3）力学性能：采用万能试验机的三点弯曲试验测定抗折强度，抗压强度采用压匮试验测定，经测量得到，阴极支撑体材料的抗折强度16.22MPa，抗压强度17.15MPa；（4）经极限测试，使用寿命是常规阴极支撑体的3倍；（5）经过收缩率测试仪测试收缩率，通过变形量测试仪测试变形量，收缩率和变形量二者均小于中间相碳微球/石墨的收缩率和变形量。另外具有石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点，完全可以替代中间相碳微球/石墨。
0.0243Ω.cm；（3）力学性能：采用万能试验机的三点弯曲试验测定抗折强度，抗压强度采用压匮试验测定，经测量得到，阴极支撑体材料的抗折强度16.22MPa，抗压强度17.15MPa；（4）经极限测试，使用寿命是常规阴极支撑体的3倍；（5）经过收缩率测试仪测试收缩率，通过变形量测试仪测试变形量，收缩率和变形量二者均小于中间相碳微球/石墨的收缩率和变形量。另外具有石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点，完全可以替代中间相碳微球/石墨。
[0027] 以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
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