提高汽车燃料电池PtCo/C 电极催化剂性能分析

提高汽车燃料电池PtCo/C 电极催化剂性能分析

燃料电池汽车上使用的燃料电池为质子交换膜燃料电池，该燃料电池具有较高的比功率和比能量，且工作温度低，可在室温下快速起动。燃料电池在反应时，往往需要使用基于铂（Pt）系金属的电极催化剂，以加速电化学能的产生。但是，Pt系金属价格较为昂贵，在电池成本中占据了很大的比重，因而需要尽可能提高Pt系金属电极催化剂的活性，从而提高其利用率，降低其用量，这一直是燃料电池研究工作的主要方向。给出一种基于碳（C）载体的Pt系金属电极催化剂，其可以显著增加电极催化剂的活性，降低燃料电池的成本。

基于C载体制备Pt系金属电极催化剂时，主要原料除C、Pt以外，还包括钴（Co）、氯铂酸（H2PtCl6）、甲醇（CH3OH）、硫酸（H2SO4）、甲酸（HCOOH）和乙醇（C2H6O），所有原料都来源于日本科特拉株式会社。制备时，首先将一定量的C和C2H6O混合，并搅拌约2h；之后将Pt:Co=3:1的混合溶液加入搅拌后的溶液中，再加入HCOOH溶液，并进行搅拌和加热，加热10s、停止10s，反复5次；最后对形成的溶液进行冷却过滤，并对得到的沉淀物进行烘干，获得基于C载体的Pt系金属电极催化剂，记为PtCo/C。此外，若使用空隙率较高的C材料作为载体，将增加电极催化剂与燃料电池反应物的接触面积，从而进一步改善电极催化剂的活性。通过试验对PtCo/C电极催化剂的活性进行验证的结果发现，与常规Pt系金属电极催化剂相比，PtCo/C电极催化剂的活性约提高了40%。

Nobuaki Mizutani et al. SAE 2016-01-1187.

编译：李臣