本發明涉及空氣燃料電池技術領域，具體為一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑及其制備方法。
背景技術：
燃料電池是一種環境友好、高效的能量轉換器件。目前燃料電池的陰極催化劑仍然是昂貴的鉑基催化劑，這種貴金屬催化劑高的價格成為阻礙燃料電池大規模商業化發展的重要瓶頸。而近些年開展的燃料電池非貴金屬陰極催化劑材料的研究中，大量不同結構的碳材料，如碳納米管、石墨烯、無定形碳和介孔碳等的應用雖然在一定程度上降低了燃料電池的成本，但其性價比仍然很低。以這些碳材料為載體制備的非貴金屬催化劑在酸性環境中的性能更是遠遠落后于商業化鉑基催化劑。
要解決上述問題，極大程度上需要開發一種廉價高效的氧化還原催化劑，為此，我們提出了一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑及其制備方法投入使用，以解決上述問題。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的目前燃料電池的陰極催化劑仍然是昂貴的鉑基催化劑，這種貴金屬催化劑高的價格成為阻礙燃料電池大規模商業化發展的重要瓶頸的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑配方如下：
Pt/c鉑碳：20～50g；
三聚氰胺：30～50g；
三氯化鐵：40～60g；
氫氧化鉀：20～40g；
甲醇：15～30g；
Nafion溶液：20～30g；
氧化鋁拋光粉：10～20g。
優選的，所述Pt/c鉑碳的重量百分含量為20～30wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量為15～30wt％。
優選的，所述氧化鋁拋光粉的粒徑為0.3～0.5μm。
一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法的具體步驟如下：
S1：將20～50g的Pt/c鉑碳和40～60g的三氯化鐵在水溶液中混合，待溶液干燥后得到鉑碳混合物；
S2：利用電子分析天平稱取35g的三聚氰胺放入20～30g的Nafion溶液中，并繼續加入20～40g的氫氧化鉀和15～30g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再將步驟S1中制備的鉑碳混合物倒入混合Nafion溶液中，待其干燥后得到催化劑凝結塊；
S3：將步驟S2中的催化劑凝結塊放入石英研缽中充分研磨2～3h，使其充分混合均勻；
S4：將研磨好的混合粉末置于石英舟中，在石英舟中放入剩余的三聚氰胺，并放置于開啟式管式爐中，在900～1000°的氮氣保護下高溫處理1～3h；
S5：待溫度降到室溫后，將石英舟取出，制備出氧化還原催化劑粉末。
優選的，所述步驟S2中，電子分析天平的精度為0.01～0.05mg，最大稱重量為120～150g。
優選的，所述步驟S2中，預先在Nafion溶液中加入10～20g的氧化鋁拋光粉，并攪拌使其充分混勻。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明采用全氟磺酸型聚合物Nafion溶液作為催化劑的涂層和載體，能夠形成膜電極，降低了物質的傳輸阻力和電極的電阻，其制備出的氧化還原催化劑價格低廉，能夠適應大規模商業化燃料電池的發展需求。
附圖說明
圖1為本發明工作流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例一
一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑配方如下：
Pt/c鉑碳：20g；
三聚氰胺：40g；
三氯化鐵：40g；
氫氧化鉀：20g；
甲醇：15g；
Nafion溶液：20g；
氧化鋁拋光粉：10g。
優選的，所述Pt/c鉑碳的重量百分含量為20wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量為15wt％。
優選的，所述氧化鋁拋光粉的粒徑為0.3μm。
本發明還提供了一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法的具體步驟如下：
S1：將20g的Pt/c鉑碳和40g的三氯化鐵在水溶液中混合，待溶液干燥后得到鉑碳混合物；
S2：利用電子分析天平稱取35g的三聚氰胺放入20g的Nafion溶液中，并繼續加入20g的氫氧化鉀和15g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再將步驟S1中制備的鉑碳混合物倒入混合Nafion溶液中，待其干燥后得到催化劑凝結塊，電子分析天平的精度為0.01mg，最大稱重量為120g，預先在Nafion溶液中加入10g的氧化鋁拋光粉，并攪拌使其充分混勻；
S3：將步驟S2中的催化劑凝結塊放入石英研缽中充分研磨2h，使其充分混合均勻；
S4：將研磨好的混合粉末置于石英舟中，在石英舟中放入剩余的三聚氰胺，并放置于開啟式管式爐中，在900°的氮氣保護下高溫處理1h；
S5：待溫度降到室溫后，將石英舟取出，制備出氧化還原催化劑粉末。
實施例二
一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑配方如下：
Pt/c鉑碳：50g；
三聚氰胺：50g；
三氯化鐵：60g；
氫氧化鉀：40g；
甲醇：30g；
Nafion溶液：30g；
氧化鋁拋光粉：20g。
優選的，所述Pt/c鉑碳的重量百分含量為30wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量為30wt％。
優選的，所述氧化鋁拋光粉的粒徑為0.5μm。
本發明還提供了一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法的具體步驟如下：
S1：將50g的Pt/c鉑碳和60g的三氯化鐵在水溶液中混合，待溶液干燥后得到鉑碳混合物；
S2：利用電子分析天平稱取35g的三聚氰胺放入30g的Nafion溶液中，并繼續加入40g的氫氧化鉀和30g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再將步驟S1中制備的鉑碳混合物倒入混合Nafion溶液中，待其干燥后得到催化劑凝結塊，電子分析天平的精度為0.05mg，最大稱重量為150g，預先在Nafion溶液中加入20g的氧化鋁拋光粉，并攪拌使其充分混勻；
S3：將步驟S2中的催化劑凝結塊放入石英研缽中充分研磨3h，使其充分混合均勻；
S4：將研磨好的混合粉末置于石英舟中，在石英舟中放入剩余的三聚氰胺，并放置于開啟式管式爐中，在1000°的氮氣保護下高溫處理3h；
S5：待溫度降到室溫后，將石英舟取出，制備出氧化還原催化劑粉末。
實施例三
一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑配方如下：
Pt/c鉑碳：40g；
三聚氰胺：45g；
三氯化鐵：50g；
氫氧化鉀：30g；
甲醇：20g；
Nafion溶液：25g；
氧化鋁拋光粉：15g。
優選的，所述Pt/c鉑碳的重量百分含量為25wt％，所述Nafion溶液的重量百分含量為20wt％。
優選的，所述氧化鋁拋光粉的粒徑為0.4μm。
本發明還提供了一種金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法，所述金屬空氣燃料電池氧還原催化劑制備方法的具體步驟如下：
S1：將40g的Pt/c鉑碳和50g的三氯化鐵在水溶液中混合，待溶液干燥后得到鉑碳混合物；
S2：利用電子分析天平稱取35g的三聚氰胺放入25g的Nafion溶液中，并繼續加入30g的氫氧化鉀和20g的甲醇混合在Nafion溶液中，然后再將步驟S1中制備的鉑碳混合物倒入混合Nafion溶液中，待其干燥后得到催化劑凝結塊，電子分析天平的精度為0.03mg，最大稱重量為130g，預先在Nafion溶液中加入15g的氧化鋁拋光粉，并攪拌使其充分混勻；
S3：將步驟S2中的催化劑凝結塊放入石英研缽中充分研磨2.5h，使其充分混合均勻；
S4：將研磨好的混合粉末置于石英舟中，在石英舟中放入剩余的三聚氰胺，并放置于開啟式管式爐中，在950°的氮氣保護下高溫處理2h；
S5：待溫度降到室溫后，將石英舟取出，制備出氧化還原催化劑粉末。
盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。