提高汽車燃料電池PtCo/C 電極催化劑性能分析

燃料電池汽車上使用的燃料電池為質子交換膜燃料電池，該燃料電池具有較高的比功率和比能量，且工作溫度低，可在室溫下快速起動。燃料電池在反應時，往往需要使用基于鉑（Pt）系金屬的電極催化劑，以加速電化學能的產(chǎn)生。但是，Pt系金屬價格較為昂貴，在電池成本中占據(jù)了很大的比重，因而需要盡可能提高Pt系金屬電極催化劑的活性，從而提高其利用率，降低其用量，這一直是燃料電池研究工作的主要方向。給出一種基于碳（C）載體的Pt系金屬電極催化劑，其可以顯著增加電極催化劑的活性，降低燃料電池的成本。

基于C載體制備Pt系金屬電極催化劑時，主要原料除C、Pt以外，還包括鈷（Co）、氯鉑酸（H2PtCl6）、甲醇（CH3OH）、硫酸（H2SO4）、甲酸（HCOOH）和乙醇（C2H6O），所有原料都來源于日本科特拉株式會社。制備時，首先將一定量的C和C2H6O混合，并攪拌約2h；之后將Pt:Co=3:1的混合溶液加入攪拌后的溶液中，再加入HCOOH溶液，并進行攪拌和加熱，加熱10s、停止10s，反復5次；最后對形成的溶液進行冷卻過濾，并對得到的沉淀物進行烘干，獲得基于C載體的Pt系金屬電極催化劑，記為PtCo/C。此外，若使用空隙率較高的C材料作為載體，將增加電極催化劑與燃料電池反應物的接觸面積，從而進一步改善電極催化劑的活性。通過試驗對PtCo/C電極催化劑的活性進行驗證的結果發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)Pt系金屬電極催化劑相比，PtCo/C電極催化劑的活性約提高了40%。

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

編譯：李臣