【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃料電池用碳黑載體制備，具體涉及一種燃料電池用介孔碳黑的制備方法。
技術介紹
1、隨著世界對碳排放要求的日益嚴苛以及國家對綠色能源的迫切需求，氫燃料電池以其綠色環保、高能量轉換效率等優點受到人們青睞，有望成為未來綠色能源的重要支柱。其中燃料電池陰極采用的鉑碳催化劑是電池組成的核心零部件，然而鉑碳催化劑在應用過程中受到碳黑載體影響會出現傳質效率低下、鉑顆粒不均勻或過大等問題，導致催化劑性能較低。而介孔碳黑載體具有合適的孔道結構能夠在高電密下保證水及時排出提高傳質效率，同時適宜的孔徑能夠保證催化劑中鉑顆粒負載均勻且粒徑可控，提高催化劑性能。
2、目前，大量的研究主要集中在對碳黑載體表面改性等方面的工作，通過改變碳黑載體表面性質，改變催化劑合成過程中鉑顆粒的負載過程，以此對催化劑進行優化，對于新型碳黑載體開發方面的研究較少。碳黑載體是影響鉑碳催化劑性能的重要因素，不同結構的碳黑載體對鉑碳催化劑的性能影響巨大。因此，需要一種新型的碳黑載體制備方法，制備新型的碳黑載體。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術旨在提供一種燃料電池用介孔碳黑的制備方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種燃料電池用介孔碳黑的制備方法，包括以下步驟：
4、s1、將聚合前體和甲醛溶液加入到去離子水中；
5、s2、緩慢滴加氫氧化鈉溶液，在100℃下反應，制得溶液a；
6、s3、將過量的表面活性劑加
7、s4、將溶液b加入到溶液a中，80℃下攪拌反應；
8、s5、滴加鹽酸溶液，攪拌得到凝膠；
9、s6、將凝膠置于鼓風干燥箱中，120℃下干燥，得到黑色前體c；
10、s7、將黑色前體c置于球磨機中進行球磨粉碎后，置于管式爐中惰性氣氛下350℃熱處理；
11、s8、繼續升溫至900℃進行碳化，即得燃料電池用介孔碳黑。
12、需要說明的是，首先將聚合前驅體和甲醛溶液混合并加入氫氧化鈉的目的是調節反應體系的ph形成預聚物，加快后續聚合反應的發生。表面活性劑過量的主要目的是在一定濃度下形成穩定的膠束，這樣會使制備得到的碳黑載體獲得比較均勻的孔結構和孔徑分布。加入鹽酸溶液的目的主要是將預聚物縮聚生成樹脂，提供聚合反應發生的環境。分段熱處理的目的是先將樹脂中殘余的反應物和水等雜質除去，避免后續碳化導致碳黑載體孔道堵塞和結構變形。
13、進一步地，步驟s1中，所述聚合前體包括吡咯、三聚氰胺、多巴胺、聚多巴胺、苯胺中的一種或多種。
14、進一步地，所述甲醛溶液濃度為10％-37％，所述氫氧化鈉溶液濃度為0.1mol/l-3mol/l；所述鹽酸溶液的濃度為0.1mol/l-1mol/l；聚合前體、甲醛溶液、氫氧化鈉溶液、對二甲苯和鹽酸溶液的質量比為5:1:1-4:0.3：3。
15、進一步地，步驟s3中，所述表面活性劑包括聚乙烯亞胺、聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚環氧乙烷聚環氧丙烷、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、聚醚酰亞胺中的一種或多種。
16、進一步地，步驟s7中，球磨轉速為400rpm，球磨時間為4h。
17、本專利技術的有益效果在于：
18、1)本專利技術方法采用軟模板造孔的方法，可以通過控制作為軟模板的表面活性劑的加入量對碳黑載體的孔道進行調控，可以有效提高鉑顆粒的均勻分散，對催化劑性能有很好的提升作用。
19、2)本專利技術在碳化階段選擇分段式熱處理方法，通過低溫和高溫相結合的方式除去載體中的雜質，提高碳黑載體的石墨化程度。同時，在高溫區碳黑載體顆粒進行部分收縮，減小載體粒徑能夠有效提高載體的傳質能力。
20、3)本專利技術方法條件比較溫和，制備的碳黑載體顆粒一致性較好，可實現工業化生產，同時成本低廉。
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1.一種燃料電池用介孔碳黑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述聚合前體包括吡咯、三聚氰胺、多巴胺、聚多巴胺、苯胺中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述甲醛溶液濃度為10％-37％，所述氫氧化鈉溶液濃度為0.1mol/L-3mol/L；所述鹽酸溶液的濃度為0.1mol/L-1mol/L；聚合前體、甲醛溶液、氫氧化鈉溶液、對二甲苯和鹽酸溶液的質量比為5:1:1-4:0.3：3。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述表面活性劑包括聚乙烯亞胺、聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚環氧乙烷聚環氧丙烷、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、聚醚酰亞胺中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S7中，球磨轉速為400rpm，球磨時間為4h。
【技術特征摘要】
1.一種燃料電池用介孔碳黑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述聚合前體包括吡咯、三聚氰胺、多巴胺、聚多巴胺、苯胺中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述甲醛溶液濃度為10％-37％，所述氫氧化鈉溶液濃度為0.1mol/l-3mol/l；所述鹽酸溶液的濃度為0.1mol/l-1mol/l；聚合...
【專利技術屬性】
技術研發人員：范漢慶，尚明豐，王勝平，童天澤，張旭，
申請(專利權)人：廈門紫金新能源新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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