一种质子交换膜燃料电池中的催化剂及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种质子交换膜燃料电池中的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括载体和活性组分，载体为过渡金属磷化物，活性组分为贵金属；以催化剂总重量计，贵金属的含量为0.5％～60％，载体的含量为40～99.5％；载体中过渡金属原子与磷原子比例为1:2～2:1。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述过渡金属为钨元素、钴元素、铁元素及镍元素中的一种或多种，优选钨元素；过渡金属来源于其对应的铵盐、钠盐、钾盐以及硝酸盐中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述磷元素来源于磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸氢铵中的一种或多种，优选磷酸氢二铵。4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述贵金属包括铂元素、铱元素、金元素及钯元素中的一种或多种，所述贵金属来源于其对应的氯化物或氯酸盐，如氯铂酸、氯铱酸、氯金酸、三氯化铱、氯化钯中的一种或多种，优选氯铂酸。5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂在微观下为颗粒尺寸为3-5nm的球状颗粒。6.权利要求1-5任一所述质子交换膜燃料电池中的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1催化剂载体的制备，包括以下步骤：s1.1将过渡金属前驱体溶解在水中，得到溶液a；s1.2在所述溶液a中加入稳定剂，得到溶液b；s1.3将磷酸盐溶解在水中，制得溶液d；s1.4将溶液d与溶液b混合，干燥，制得过渡金属磷酸盐；s1.5将所述过渡金属磷酸盐置于还原气氛下焙烧，得到过渡金属磷化物载体；s2催化剂的制备：在步骤s1.5所得到的过渡金属磷化物载体上负载贵金属，得到催化剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中催化剂的制备，包括以下步骤：s2.1将上述过渡金属磷化物载体与第1溶剂混合均匀，制成载体混合液e，并加热到100-180℃；s2.2将贵金属前驱体与第1溶剂混合均匀，制成贵金属前驱体溶液f，将贵金属前驱体溶液f加入到上述载体混合液e中，制成悬浮液g；s2.3将保护剂与第1溶剂混合均匀，制成保护剂溶液h；s2.4将保护剂溶液h滴加到上述悬浮液g中，搅拌1-3小时后得到粗产物；s2.5清洗粗产物，并干燥后，得到以过渡金属磷化物为载体的贵金属催化剂。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1.2得到的混合溶液b中加入碳材料，超声混合均匀，得到混合液c；步骤s1.4中将溶液d与混合液c混合。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料为葡萄糖、导电碳黑或活性炭。10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s1.2中所述稳定剂为尿素，其加入量以金属和磷酸盐反应物总质量为基准，为1wt％～5wt％。11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s1.5中所述焙烧为高温焙烧，高
温焙烧条件为600～1200℃，优选750～1100℃，焙烧3～14小时，优选3～5小时。12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s1.5中所述还原气氛为含5vol.％～40vol.％h2的h2/n2混合气。13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤s2.1中所述第1溶剂为乙二醇、甲醛或多聚甲醛中的一种或多种。14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤s2.3中所述保护剂为聚乙烯吡咯烷酮、油酸或油胺中的一种或多种，保护剂浓度为1mg/ml～20mg/ml。

技术总结
本发明涉及一种质子交换膜燃料电池中的催化剂及其制备方法。所述催化剂包括载体和活性组分，载体为过渡金属磷化物，活性组分为贵金属；以催化剂总重量计，贵金属的含量为0.5％～60％，载体的含量为40～99.5％；载体中过渡金属原子与磷原子比例为1:2～2:1。本发明采用过渡金属磷化物作为载体，稳定性好，抗腐蚀性强。在降低燃料电池的成本的同时提升了燃料电池的性能。池的性能。池的性能。


技术研发人员：吴双 杨贺勤 贾银娟 王灿
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
技术研发日：2020.10.23
技术公布日：2022/5/16