一种氧还原催化剂及其制备方法、应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110911701A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911022828.6(22)申请日2019.10.25(71)申请人合肥国轩高科动力能源有限公司地址230000安徽省合肥市新站区岱河路599号(72)发明人杨玲玲(74)专利代理机构合肥市长远专利代理事务所(普通合伙)34119代理人刘勇(51)Int.Cl.H01M4/96(2006.01)H01M8/1011(2016.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种氧还原催化剂及其制备方法、应用(57)摘要本发明公开了一种氧还原催化剂的制备方法，包括如下步骤：取废轮胎热解炭黑，进行一次热裂解，然后洗涤，接着进行二次热裂解得到氧还原催化剂。本发明还公开了一种氧还原催化剂，按照上述氧还原催化剂的制备方法制得。本发明还公开了上述氧还原催化剂在质子交换膜燃料电池中的应用。本发明针对质子交换膜燃料电池的发展限制，氧还原催化剂价格过高，废旧轮胎的污染问题，提供了一种以废轮胎热解炭黑为原料的催化性能优异、稳定性高的氧还原催化剂。CN110911701ACN110911701A权利要求书1/1页1.一种氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取废轮胎热解炭黑，进行一次热裂解，然后洗涤，接着进行二次热裂解得到氧还原催化剂。2.根据权利要求1所述氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，一次热裂解的温度为700-1000℃，时间为20min-2h。3.根据权利要求1或2所述氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，一次热裂解在氨气氛围中进行。4.根据权利要求1-3任一项所述氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，二次热裂解的温度为850-1100℃，时间为0.5-2h。5.根据权利要求1-4任一项所述氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，二次热裂解在氮气和氨气的混合气体氛围中进行。6.根据权利要求1-5任一项所述氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，洗涤的具体操作步骤为：将一次热裂解后的废轮胎热解炭黑冷却至室温，然后置于酸性水溶液中，于80-100℃搅拌8-24h，过滤，用水、乙醇依次洗涤滤饼，至洗涤液pH为中性，再于60-100℃烘烤24-36h。7.根据权利要求6所述氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，酸性水溶液的浓度为0.3-1mol/L。8.根据权利要求6所述氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，酸性水溶液为硫酸水溶液。9.一种氧还原催化剂，其特征在于，按照权利要求1-8任一项所述氧还原催化剂的制备方法制得。10.一种如权利要求9所述氧还原催化剂在质子交换膜燃料电池中的应用。2CN110911701A说明书1/4页一种氧还原催化剂及其制备方法、应用技术领域[0001]本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及一种氧还原催化剂及其制备方法、应用。背景技术[0002]近年来随着社会的发展，能源危机成为全世界共同面临、迫切需要解决的大问题。燃料电池被认为是最能取代传统化石燃料的新型清洁能源，具有高效能(45-60％)、无污染、可行性强、安装地点灵活等优点。燃料电池根据所使用电解质的差异，可分为如下几类：磷酸燃料电池，碱性燃料电池，固体氧化物燃料电池，直接甲醇燃料电池，质子交换膜燃料电池。[0003]与其他燃料电池相比，质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种以全氟磺酸树脂聚合物为电解质，具有环境污染更小，工作温度低，避免像磷酸燃料电池中电解质磷酸对材料的腐蚀等优点，研究者认为质子交换膜燃料电池是最佳的电源装置。近些年来，全世界对燃料电池的发展取得了很大的进步，已有搭载燃料电池的汽车面向市场，但阴极氧还原催化剂的高成本、低商业化是限制燃料电池进一步商业化的主要原因。[0004]目前商业化的氧还原催化剂是Pt/C，然而铂在自然界中的储量有限，价格高昂，严重阻碍燃料电池进一步大规模商业化应用。而且Pt/C容易中毒、失活，因此开发价格低廉、性能良好的催化剂迫在眉睫。TM-N/C催化剂是最有希望取代Pt/C贵金属催化剂，实现PEMFC商业化的非贵金属催化剂。[0005]随着汽车工业的发展，废旧轮胎的处理成为日益严重的环境问题。废旧轮胎不仅造成资源的巨大浪费，而且成为一种愈来愈大的“黑色污染”。发明内容[0006]基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种氧还原催化剂及其制备方法、应用，本发明针对质子交换膜燃料电池的发展限制，氧还原催化剂价格过高，废旧轮胎的污染问题，提供了一种以废轮胎热解炭黑为原料的催化性能优异、稳定性高的氧还原催化剂。[0007]本发明提出的一种氧还原催化剂的制备方法，包括如下步骤：取废轮胎热解炭黑，进行一次热裂解，然后洗涤，接着进行二次热裂解得到氧还原催化剂。[0008