一种低铂燃料电池催化剂及其制备方法

　　　一种低铂燃料电池催化剂及其制备方法

　　一种低铂燃料电池催化剂及其制备方法，涉及一种燃料电池催化剂。催化剂包括载体和活性组分，所述载体为活性炭，所述活性组分为PdPt，所述PdPt中，铂壳Pt与钯核层Pd的摩尔比为1∶(100～300)，所述活性组分PdPt占低铂燃料电池催化剂总质量的20％～30％。先制备负载型单分散纳米晶-碳负载钯纳米晶，再自发置换制备以纳米钯Pd为核，薄层铂Pt为壳的燃料电池催化剂。经测试，低铂燃料电池催化剂的电催化活性是传统碳负载钯纳米晶Pd/C催化剂的4.18倍。低铂燃料电池催化剂PdPt/C的成本低，稳定性高。低铂燃料电池催化剂的制备方法简单易行，催化剂的颗粒尺寸易控制，适于大批量工业化生产。

燃料电池是等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能的装置，一直是新能源发展战略中关注的焦点。由于燃料电池工作不经过热机过程，因此具有以下特点：

1)不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（40%~60%)，实际使用效率是普通内燃机的2~3倍。

2)系统效率和容量的影响较小。

3)无噪音，几乎没有有害气体排放。

4)在有连续的燃料供给的情况下，可以持续工作，且功率密度高，输出稳定。

5)使用简便，操作安全。

近年来，在寻找理想的燃料过程中，逐渐发现甲酸是一种有吸引力的燃料，与甲醇相比有很多优点：甲酸在常温下处于液态，冰点低且无毒，不易燃烧，适用于低温工作，且相对安全。甲酸是很好的电解质，电离后有利于电荷传导，接触电阻小。由于甲酸可在较高的浓度下工作，因此其实际工作时的能量密度要高于直接甲醇燃料电池，并且甲酸电氧化性能好，其对Nafion膜的透过率低，相应的阴极中毒现象也不明显；另外，甲酸燃料电池的理论开路电位为I. 45V，比甲醇高。以上的诸多优点都有利于其在移动设备，微机设备中作为动力能源得到应用。

目前，直接甲酸燃料电池（DFAFC)的研宄工作主要还是集中在甲酸氧化的阳极催化剂方面。迄今为止，研宄最多的是Pt基二元或多元催化剂。由于研宄发现Pt作为甲酸的阳极催化剂材料会被CO ads毒化，因此为了减轻在甲酸氧化过程中产生的CO对Pt的毒化作用，人们已致力于Pt上添加第二组分以增加甲酸在Pt上的氧化速度，所添加的元素有Cu、 Ag、Ge、Ru、Pb、Sn、As、PcU Te、Se、Rh和Ir等。第二元素的添加一般都会提高Pt对甲酸氧化的电催化活性。其中，含Pd的催化剂的性能最好，Pd基催化剂是一种很好的甲酸氧化的电催化剂。