本發(fā)明屬于電池領域，具體涉及到一種陰離子交換膜燃料電池陽極抗毒化催化劑及其制備方法。

背景技術：

1、隨著化石能源消耗的日益增加，其儲量日益減少，新能源技術的開發(fā)利用顯得尤為重要。氫能由于其無污染，高能量密度等優(yōu)點，受到了廣泛關注，被譽為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。氫燃料電池是一種將化學能轉換為電能的裝置，一直被認為是利用氫能，解決人類能源危機的終極方案。陰離子交換膜燃料電池(aemfcs)由于其低成本的優(yōu)勢，引起了人們的廣泛關注。然而，aemfcs的陽極催化劑存在著以下問題：(1)陽極氫氧化(hor)動力學緩慢，比質子交換膜燃料電池(pemfcs)陽極低兩個數(shù)量級以上；(2)陽極催化劑容易被氫氣中的痕量一氧化碳毒化，導致電池性能下降。現(xiàn)有技術通過引入第二組分，包括金屬，金屬氧化物等等，通過調控催化劑的氫結合能(hbe)或者羥基結合能(ohbe)來促進氫氧化動力學；同時降低催化劑對一氧化碳的吸附來提高一氧化碳耐受性。

2、yunbo?li等通過溴化鉀模板法引入鐵，鈷，鎳，釩來調控釕的d帶中心制備了rum(m＝fe,co,ni,v)合金催化劑，表現(xiàn)出超高的氫氧化以及燃料電池性能，但是該催化劑并沒有一氧化碳耐受性能，而且使用的釕鹽較貴，不適合大規(guī)模制備(yunbo?li,chaoyiyang,chuangxin?ge，et?al.electronic?modulation?ofru?nanosheet?by?d–d?orbitalcoupling?for?enhanced?hydrogen?oxidation?reaction?in?alkalineelectrolytes.small?2022,2202404)。liqingwu等通過引入錫來調控釕的電子結構，d-p軌道雜化的sn-ru/c催化劑可以優(yōu)化對水和氫的吸附，從而極大的促進氫氧化動力學，但是該催化劑并沒有抗一氧化碳毒化的能力(liqing?wu,lixin?su,qing?liang.boostinghydrogen?oxidation?kinetics?by?promoting?interfacial?water?adsorption?on?d-phybridized?ru?catalysts.acs?catal.2023,13,4127-4133)。zhilongyang等合成了缺陷碳負載的釕納米粒子，通過碳缺陷來降低釕的d帶中心，從而削弱催化劑對氫以及一氧化碳的吸附，實現(xiàn)高性能的氫氧化以及抗毒化，然而，該催化劑并不能氧化一氧化碳，其抗毒化能力的提升來源于較弱的一氧化碳吸附(zhilong?yang,wenchuan?lai,binglinghe.tailoring?interfacial?chemistry?of?defective?carbon-supported?ru?catalysttoward?efficient?and?co-tolerantalkaline?hydrogen?oxidationreaction.adv.energymater.2023,2300881)。leigangli等通過油胺還原的方法制備了鉬修飾的釕納米片，得到的釕基催化劑具有很高的氫氧化性能，但是該催化劑并沒有抗一氧化碳毒化的能力，而且制備過程較為復雜，其中使用的釕鹽價格較為昂貴，增加了催化劑成本(leigang?li,shanghengliu，changhong?zhan,et?al.surface?and?latticeengineered?ruthenium?superstructures?towards?highperformance?bifunctionalhydrogen?catalysis.energy?environ.sci.,2023,16,157–166)。xiaoyu(baohua)zhang等通過溴化鉀模板法制備了ru/ruo2催化劑，ru和ruo2的活性界面優(yōu)化了氫物種和氫氧物種的吸附，表現(xiàn)出很高的氫氧化活性和穩(wěn)定性，但是其一氧化碳耐受性較差，在1000ppmco存在下，電流就迅速衰減(xiaoyu(baohua)zhang,lixue?xia,guoqiang?zhao,et?al.fast?anddurable?alkaline?hydrogen?oxidation?reaction?at?the?electron-deficientruthenium–ruthenium?oxide?interface.adv.mater.2023,35,2208821)。

3、綜上所述，已經(jīng)開發(fā)的陽極催化劑存在著以下問題：(1)催化劑的合成過程復雜繁瑣或反應條件苛刻，重現(xiàn)性低，且所用藥品價格昂貴；(2)催化劑的氫氧化性能不足，影響燃料電池性能表達；(3)所開發(fā)的催化劑只能提高氫氧化活性，并沒有一氧化碳耐受性或者一氧化碳耐受性較差，不能滿足燃料電池的長期運行。

技術實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本技術的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述和/或現(xiàn)有技術中存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種陰離子交換膜燃料電池陽極抗毒化催化劑的制備方法。

4、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下技術方案：一種陰離子交換膜燃料電池陽極抗毒化催化劑的制備方法，包括，

5、室溫下將碳載體分散在超純水中，超聲分散均勻，得到第一懸濁液；

6、將釕前驅體溶解在超純水中，超聲分散均勻，得到釕前驅體水溶液；

7、將獲得的釕前驅體水溶液逐滴加入到第一懸濁液中，調節(jié)ph，攪拌均勻得到第二懸濁液；

8、將第二懸濁液進行水熱處理，得到第三懸濁液；

9、將第三懸濁液離心分離，干燥之后得到第一復合固體；

10、將第一復合固體置于管式爐中煅燒，研磨之后得到陰離子交換膜燃料電池陽極抗毒化催化劑。

11、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述碳載體的比表面積為200～400m2/g，電阻率大于18mω·cm，包括商業(yè)碳載體xc-72和商業(yè)碳載體bp-2000；所述超純水的電阻率為18.25mω·cm。

12、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述第一懸濁液，其中，碳載體與超純水的比例為70～100mg：30ml。

13、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述釕前驅體包括三氯化釕水合物rucl3·xh2o。

14、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將釕前驅體溶解在超純水中，其中，釕前驅體與超純水的比例為30～50mg：10ml。

15、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述調節(jié)ph，其中，ph調節(jié)劑為1m?koh溶液、1m?naoh溶液或者氨水中的一種或多種，ph調節(jié)范圍為7～9。

16、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將獲得的釕前驅體水溶液逐滴加入到第一懸濁液中，其中，釕前驅體和碳載體的比例為30～50mg:70～100mg。

17、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將第二懸濁液進行水熱處理，其中，水熱處理溫度為100～120℃，水熱處理時間為6～8h。

18、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將第一復合固體置于管式爐中煅燒，其中，煅燒氣氛為氬氣，煅燒溫度為350～450℃，煅燒時間為20～45min。

19、本發(fā)明的再一個目的是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種陰離子交換膜燃料電池陽極抗毒化催化劑的制備方法制得的產(chǎn)品。

20、本發(fā)明有益效果：

21、(1)本發(fā)明通過水熱法構建了釕-二氧化釕活性界面，通過對氫物種和氫氧物種中間體的優(yōu)化吸附，提高了氫氧化活性。

22、(2)本發(fā)明通過對二氧化釕調控釕對氫氧物種的吸附，有效地提高了催化劑的一氧化碳氧化能力。

23、(3)與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提出的陰離子交換膜燃料電池陽極抗毒化催化劑不僅制備方法簡單，成本低廉，重現(xiàn)性好，而且制備出的催化劑同時具有高效的氫氧化性能以及抗毒化效果，尤其在長期運行中表現(xiàn)出優(yōu)異的抗毒化能力，這使得燃料電池直接利用工業(yè)生產(chǎn)的粗氫作為陽極燃料具有極大的可能，可以大大降低燃料電池得商業(yè)成本，具有重大的工業(yè)意義。