高品质 Pt/C 电催化剂批量制备技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种以可传导质子的聚合膜为电解质的高效清洁能 源装置，其核心原理是通过氢气在阳极氧化生成质子（H⁺）和电子（e⁻），质子通过质子交 换膜迁移至阴极，电子则经外电路形成电流，最终氧气与质子、电子在阴极结合生成水，整 个过程仅排放水且无污染。PEMFC具有高功率密度、快速启动、低温适应性及模块化设计 等优势，广泛应用于氢燃料电池汽车、便携式电源和分布式发电系统。碳载Pt基催化剂是 PEMFC阴极的关键催化剂，但存在着制备难度大、成本高昂、金属利用率低、稳定性差等 问题，严重制约了PEMFC的商业化进程。 目前，商用Pt/C催化剂多数以实心碳材料为载体，大部分Pt颗粒沉积在载体表面，与离 聚物中磺酸基团直接接触，导致Pt颗粒被毒化使活性降低，同时表面Pt颗粒也容易发生脱落、 团聚长大。而介孔碳“限域”策略成为解决以上问题的关键，但现有可商业化的介孔碳成本高、 介孔尺寸及碳颗粒尺寸不可控，导致限域在内部的Pt颗粒由于传质距离限制而失去作用。 该技术构建了具有可及介孔结构的碳载体，实现了比表面积、孔径及孔体积等参数的有 效调控，并实现了批量化制备；进一步开发了有效的负载策略，将Pt颗粒引入到介孔中，制 备了介孔限域的Pt/C催化剂，其中Pt颗粒与离聚物在空间上处于“接近而不接触”的理想状态， 降低了离聚物对Pt催化剂毒化作用，提高了Pt的利用效率及稳定性。该产品具有自主知识产 权，可应用于PEMFC、PEM电解水等领域，有助于提升PEMFC的核心竞争力。