(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211258059.1 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 佛山科学技术学院 地址 528231 广东省佛山市南海区狮山 镇 广云路33号 (72)发明人 王坤　陈东初　 (74)专利代理 机构 深圳市创富知识产权代理有 限公司 4 4367 专利代理师 冯炜国 (51)Int.Cl. H01M 4/90(2006.01) H01M 4/88(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) H01M 4/92(2006.01)C01B 32/159(2017.01) C01B 32/168(2017.01) H01M 8/1004(2016.01) (54)发明名称 一种燃料电池析氧催化剂的制备方法及应 用 (57)摘要 本发明属于燃料电池技术领域， 具体涉及一 种燃料电池 析氧催化剂的制备方法及应用。 本发 明以酸处理的单壁碳纳米管作为载体， 以铱源作 为抗逆转催化源， 先对碳纳米管进行酸处理， 再 与铱源在醇溶剂反应， 使单壁碳纳米管表面均匀 负载铱纳米粒子， 最后将反应产物煅烧制得 IrOx/SWCNT析氧反应催化剂。 本发明以具有稳定 电化学性能的碳纳米管作为碳载体， 提升了催化 剂在逆转条件下稳定性。 本发明将IrOx/SWCNT析 氧反应催化剂、 铂/碳催化剂和离聚物混合后涂 布在质子交换膜上， 可制得具有抗逆转性能的阳 极催化剂层， 极大地 提高电池的抗逆转 性能。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115472852 A 2022.12.13 CN 115472852 A 1.一种燃 料电池析氧催化剂， 其特征在于， 所述燃 料电池析氧催化剂为IrOx/SWCNT催化 剂， 所述IrOx/SWCNT催化剂是由单壁 碳纳米管表面负载IrOx而制成。 2.权利要求1所述的一种燃料电池析氧催化剂的制备方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1、 酸处理后的单壁碳纳米管与铱源在醇溶剂中进行原位还原反应， 将铱纳米粒子 (IrOx)均匀的负载在单壁 碳纳米管表面上， 经洗涤和干燥后得到IrOx/SWCNT催化剂； S2、 对IrOx/SWCNT催化剂进行煅烧处 理， 即得燃料电池析 氧催化剂。 3.根据权利要求2所述的一种燃料电池析氧催化剂的制备方法， 其特征在于， 步骤1中， 所述酸处理为将单壁碳纳米管和酸以体积比(1～3):1混合均匀， 后在60～100℃下搅拌反 应2～10小时得到酸处理后的单壁碳纳米管； 所述酸为浓硫酸、 浓硝酸、 浓盐酸中的一种或 多种。 4.根据权利要求2所述的一种燃料电池析氧催化剂的制备方法， 其特征在于， 步骤1中， 所述酸处理后的单壁碳纳米管与铱源的质量比为1:1； 所述铱源为水合三氯化铱、 氯铱酸、 六氯铱酸铵、 氯亚铱酸钾中的一种或多种。 5.根据权利要求2所述的一种燃料电池析氧催化剂的制备方法， 其特征在于， 步骤1中， 所述醇溶剂为乙二醇或异丙醇。 6.根据权利要求2所述的一种燃料电池析氧催化剂的制备方法， 其特征在于， 步骤1中， 所述原位还原反应为在10 0～180℃下还原1～5小时。 7.根据权利要求2所述的一种燃料电池析氧催化剂的制备方法， 其特征在于， 步骤2中， 所述煅烧处 理为在20 0～500℃下煅烧1～4小时。 8.一种阳极催化剂层的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 将权利要求1所述的 IrOx/SWCNT催化剂、 铂碳催化剂和离聚物在溶剂中分散均匀制得催化剂溶液， 将所得催化 剂溶液均匀涂布在质子交换膜上制得 阳极催化剂层。 9.根据权利要求8所述的一种阳极催化剂层的制备方法， 其特征在于， 所述质子交换膜 上的铂载量 为0.05～0.1mg/ cm2、 IrOx载量为0.05～0.5mg/ cm2。 10.权利要求8或9所述的制备 方法制得的阳极催化剂层应用于 燃料电池膜电极。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115472852 A 2一种燃料电池析氧催化剂的制备方 法及应用 技术领域 [0001]本发明属于燃料电池技术领域， 具体涉及 一种燃料电池析氧催化剂的制备方法及 应用。 背景技术 [0002]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置， 其是继水力 发电、 热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。 燃料电池具有效率高， 噪声小， 有害 气体排放少等优势。 [0003]质子交换膜燃料电池(PEMFC)是燃料电池中的一种， 它直接将氢能转化为电能， 是 目前商用电动汽车中最有前途的能源系统。 它的膜电极组件(MEA， Membrane  Electrode   Assembly)是氢气和氧气发生电化学反应的场所。 MEA的性能直接影响整个燃料电池的性 能。 车辆PEMFC的工作条件非常复杂， 需要在启停、 怠速、 高功率和负载变化之间频繁切换， 复杂的工作条件严重影响了核心部件MEA的耐久性和稳定性， 导致燃料电池寿命大幅度下 降。 尤其是阳极的氢饥饿引发的电势逆转对电池的伤害远大于阴极氧饥饿损伤， 阳极的抗 逆转性能直接影响电池的寿命。 解决逆转问题的最常用的方法是往阳极中加入析氧反应催 化类型(OER)的催化剂作为抗逆转催化剂， 常见的抗逆转催化剂有含铱的催化物质和含钌 的催化物质。 [0004]目前制备膜电极阳极的方法采用直接将OER催化剂与铂/碳催化剂等物质混合， 或 者将OER催 化剂负载于铂/碳催 化剂。 在阳极制备过程， 由于 常规的OER催 化剂本身的密度非 常大， 相比于低密度的铂/碳催 化剂， 更容易沉积， 造成OER催 化剂分布不均匀， 影响铂/碳在 逆转条件 下的稳定性和OER催 化剂的利用率。 而将OER催 化剂负载于铂/碳催 化剂， 但普通的 碳载体电化学稳定性较差， 使膜电极抗逆转耐久时间较短。 因此， 需要研发一种稳定性好且 利用率高的抗逆转催化剂应用方法。 发明内容 [0005]为了克服上述现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种燃料电池析氧催化剂的 制备方法及应用， 先将IrOx负载在单壁碳纳米管上制得IrOx/SWCNT催化剂， 再将该催化剂应 用于膜电极阳极的制备中， 解决了载体稳定性 不够， 催化剂层均匀性较差等问题。 [0006]为实现上述目的， 本发明是通过以下技 术方案来实现的： [0007]本发明提供了一种燃料电池析氧催化剂， 所述燃料电池析氧催化剂为IrOx/SWCNT 催化剂， 所述 IrOx/SWCNT催化剂是由单壁 碳纳米管表面负载IrOx而制成。 [0008]优选地， IrOx的粒径不大于 5nm。 [0009]本发明还提供一种燃料电池析 氧催化剂的制备 方法， 包括以下步骤： [0010]S1、 酸处理后的单壁碳纳米管与铱源在醇溶剂中进行原位还原反应， 将铱纳米粒 子(IrOx)均匀的负载在单壁 碳纳米管表面上， 经洗涤和干燥后得到IrOx/SWCNT催化剂； [0011]S2、 对IrOx/SWCNT催化剂进行煅烧处 理， 即得燃料电池析 氧催化剂。说　明　书 1/4 页 3 CN 115472852 A 3