本申請(qǐng)涉及催化劑,尤其涉及一種鉑碳催化劑及儲(chǔ)能設(shè)備。
背景技術(shù):
1、在燃料電池和金屬空氣電池中,氧還原反應(yīng)(orr)是影響電池性能的主要因素。目前,鉑碳催化劑是關(guān)鍵核心部件。催化劑的質(zhì)量活性(ma)指在特定的電壓下(一般為0.9v),單位質(zhì)量催化劑所產(chǎn)生的電流。它衡量的是催化劑“按重量計(jì)”的效率,單位a/g(安培/克)。
2、在燃料電池和金屬空氣電池中,氧還原反應(yīng)(orr)是影響電池性能的主要因素。鉑碳催化劑是燃料電池和金屬空氣電池的關(guān)鍵核心部件,目前使用的鉑碳催化劑中鉑的分散度不理想且易團(tuán)聚失活。本領(lǐng)域迫切希望大幅度提高鉑金屬利用率,提高其催化活性,以期促進(jìn)其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此,本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鉑碳催化劑及儲(chǔ)能設(shè)備,旨在解決以上至少一個(gè)技術(shù)問題。
2、第一方面,本申請(qǐng)種鉑碳催化劑,所述鉑碳催化劑為活性金屬組分中,鉑原子與總金屬原子的摩爾比不低于90%?的碳負(fù)載型催化劑;所述鉑碳催化劑的制備原料包括碳載體,所述鉑碳催化劑還包括負(fù)載在所述碳載體上的鉑納米顆粒,所述鉑碳催化劑的分散度d滿足:d=0.650.9;所述碳載體的拉曼光譜圖中,碳載體的比表面積為600m2/g1200m2/g,d峰與g峰的強(qiáng)度比id/ig在1.6至2.2之間,且其g峰的半峰寬在40?cm-1至65?cm-1之間;
3、其中,d=dxrd/decsa,dxrd是指基于鉑的?(111)、(200)以及(220)對(duì)應(yīng)晶面的衍射峰所得晶粒尺寸后的算術(shù)平均值,dxrd為2nm3nm;
4、decsa計(jì)算公式為:
5、
6、式中,ρ為鉑的密度,ecsa為鉑的電化學(xué)活性比表面積。
7、在一些實(shí)施例中,所述鉑的?(111)晶面衍射峰位于衍射角2θ為38°至40°處;
8、和/或,所述pt的(200)晶面衍射峰位于衍射角2θ為45°至47°處;
9、和/或,所述pt的(220)晶面衍射峰位于衍射角2θ為66°至68°處;
10、和/或,根據(jù)scherrer公式分別計(jì)算鉑的?(111)、(200)以及(220)對(duì)應(yīng)晶面的晶粒尺寸。
11、在一些實(shí)施例中,所述ecsa為50m2/gpt~90m2/gpt。
12、在一些實(shí)施例中,所述碳載體為多孔碳顆粒。
13、在一些實(shí)施例中,所述多孔碳顆粒的比表面積為700~1000m2/g;
14、和/或,所述多孔碳顆粒的中值孔徑d50為200nm~800nm。
15、在一些實(shí)施例中,d為0.75至0.85。
16、在一些實(shí)施例中,鉑原子占總金屬組分中所有金屬原子數(shù)的比例不低于95at.%;
17、優(yōu)選地,鉑原子占總金屬組分中所有金屬原子數(shù)的比例不低于98at.%。
18、在一些實(shí)施例中,所述活性金屬組分包括鉑;以及釕、鐵、鈷、鎳、銅、鈀、錫、錳、鉻、鉬、鎢中的一種或多種。
19、在一些實(shí)施例中,鉑單質(zhì)在所述鉑碳催化劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30wt%~60wt%;
20、和/或,所述鉑碳催化劑的質(zhì)量活性大于等于0.2ma/μgpt。
21、本申請(qǐng)第二方面提供一種儲(chǔ)能設(shè)備,所述儲(chǔ)能設(shè)備包括所述的鉑碳催化劑。
22、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的鉑碳催化劑,通過特定的碳載體、負(fù)載在該碳載體上的活性金屬組份中鉑單質(zhì)的含量以及鉑顆粒的?(111)、(200)以及(220)對(duì)應(yīng)晶面的衍射峰的算術(shù)平均值(也即dxrd)為2nm3nm,且鉑碳催化劑的分散度d滿足:d=0.650.9,從而使本申請(qǐng)中的鉑碳催化劑具有較高的質(zhì)量活性(ma)。
1.一種鉑碳催化劑,其特征在于,所述鉑碳催化劑為活性金屬組分中,鉑原子與總金屬原子的摩爾比不低于90%?的碳負(fù)載型催化劑;所述鉑碳催化劑的制備原料包括碳載體,所述鉑碳催化劑還包括負(fù)載在所述碳載體上的鉑納米顆粒,所述鉑碳催化劑的分散度d滿足:d=0.650.9;所述碳載體的比表面積為600m2/g1200m2/g,所述碳載體的拉曼光譜圖中,?d峰與g峰的強(qiáng)度比為?1.6至2.2之間,且其g峰的半峰寬在40?cm-1至65?cm-1之間;
2.如權(quán)利要求1所述的鉑碳催化劑,其特征在于,所述鉑的?(111)晶面衍射峰位于衍射角2θ為38°至40°處;
3.如權(quán)利要求1或2所述的鉑碳催化劑,其特征在于,所述ecsa為50m2/gpt~90m2/gpt。
4.如權(quán)利要求1所述的鉑碳催化劑,其特征在于,所述碳載體為多孔碳顆粒。
5.如權(quán)利要求4所述的鉑碳催化劑,其特征在于,所述多孔碳顆粒的比表面積為700m2/g~1000m2/g;
6.如權(quán)利要求1所述的鉑碳催化劑,其特征在于,d為0.75至0.85。
7.如權(quán)利要求1所述的鉑碳催化劑,其特征在于,鉑原子與總金屬原子的摩爾比不低于95%;
8.如權(quán)利要求1所述的鉑碳催化劑,其特征在于,所述活性金屬組分包括鉑;以及釕、鐵、鈷、鎳、銅、鈀、錫、錳、鉻、鉬、鎢中的一種或多種。
9.如權(quán)利要求1中的鉑碳催化劑,其特征在于,鉑單質(zhì)在所述鉑碳催化劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30wt%~60wt%;
10.一種儲(chǔ)能設(shè)備,其特征在于,所述儲(chǔ)能設(shè)備包括權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的鉑碳催化劑。