一种利用回收铂料制备铂碳催化剂的方法

2016-12-11
研发部

    一种利用回收铂料制备铂碳催化剂的方法

  本发明是一种利用回收铂料制备铂碳催化剂的方法。以回收铂料为原料,经过原料处理,氧化分解,加热浓缩等步骤制备氯铂酸;再利用自制的氯铂酸将其还原,负载于碳载体上制备铂碳催化剂。具体:以铂,盐酸和硝酸为原料。首用此法制备的催化剂具有价格低廉,粒径小,分散性好的特点。

随着能源资源的日益枯竭及环境污染的进一步恶化,燃料电池作为高效能,低污染的新能源技术得到了重视和发展。

  质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane FuelCell, PEMFC)是用质子交换膜(PEM)作为电解质的一种燃料电池,它以其工作温度低、启动快、能量密度高、寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电系统。其本体结构由气体扩散层,质子交换膜和催化剂层组成。气体扩散层通常采用碳纤维纸或碳纤维布,起支撑催化剂层,稳定电极结构,为电极反应提供排水、排气、电子通道等多种功能;质子交换膜作为电解质用来传到质子;催化剂层用来加速电极上发生的化学反应。

贵金属催化剂是目前在质子交换膜燃料电池中运用最广泛的催化材料。迄今为止,对于以氢为燃料的PEMFCPt是催化活性最高,性能最稳定的电催化剂。Pt催化剂的反应机理为:

Pt*+H2— Pt-H2+Pt* — 2Pt-H+H20 — Pt*+H30++e_

2Pt*+02— 2Pt-0+2H++2e- — 2Pt_0H+2H++2e- — 2Pt*+2H20

  由于贵金属Pt的资源和价格问题,PEMFC 一般采用负载型碳载钼催化剂(Pt/C),即将金属钼负载在碳载体表面。为了满足PEMFC工作需要,催化剂中Pt的负载量从20%60%不等,另外钼颗粒粒度小,分布均匀,无团聚均有利于催化反应的进行。

  传统的Pt/C催化剂是以氯钼酸为起点,制备方法主要有气氛还原法,有机胶体法,插层化合物合成法等。传统的制备方法存在很多问题,如以氯钼酸为起点就决定了产品价格偏高,且运用面狭窄。气氛还原法适合实验室合成少量催化剂用,合成大量催化剂时会有催化剂中钼含量不均匀,粒度大,容易团聚等缺点。插层化合物合成法,条件苛刻,成本高。有机胶体法工艺难以控制等。为了解决上述困难,Pt/c催化剂的制备方法和工艺研究一直是近几年质子交换膜燃料电池领域的研发热点。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司