【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于pem电解水领域，具体涉及一种水电解正极催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着全球对清洁能源需求的日益增长，氢气作为一种无污染、高效的能量载体，其开发和应用受到了广泛关注。水电解作为一种获取氢气的有效途径，其技术发展对于解决环境危机和能源短缺问题具有重要意义。然而，现有的水电解技术在实际应用中仍面临着一些技术挑战。
2、在质子交换膜(pem)水电解槽中，酸性环境对催化剂的选择和稳定性提出了更高的要求。目前，常用的iro2和ruo2等氧化物催化剂虽然具有一定的催化活性，但在酸性条件下易受到腐蚀，导致电解效率下降。此外，这些氧化物的电阻相对较高，进一步增加了电解过程中的能量消耗。
3、专利202311262834.5公开了一种氧化硅负载铱催化剂及其制备方法和应用，当铱纳米颗粒质量占催化剂总质量的30wt％时，在10ma/cm2的情况下过电位达到310mv，依然需要在高铱载量下才能实现较高电解槽性能。专利202311151658.8提出了一种pdru/mox/nf复合材料及其制备方法和应用，虽然该方法在碱性电解水过程中表现出一定的优势，但其制备过程复杂，且不适用于酸性环境的pem水电解槽，限制了其在更广泛应用场景下的实用性。专利cn111060560a提出一种ru-wo3纳米材料及其制备方法和应用，具体是将ru纳米粒子均匀负载于wo3纳米粒子表面得到的长度为150-160nm、宽度为150-160nm、厚度为25-30nm的片状晶体，该专利使用乙二醇还原氯化钌，反应慢，还原不完全。专利cn
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本申请提供一种水电解正极催化剂及其制备方法和应用。
2、为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种水电解正极催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将纳米氧化物载体超声分散在去离子水中，制得分散液；
5、s2、将氯化钌溶于盐酸溶液中，边搅拌边加入分散液中，滴加还原剂，在高压釜中保温进行水热还原反应，待反应结束冷却后过滤、洗涤、干燥，得到催化剂；将催化剂取出、破碎、与nafion溶液混合，涂布于质子交换膜上作为水电解正极催化剂。
6、在本申请的一种实施方式中，步骤s1中，纳米氧化物载体选自氧化钨、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化锗、氧化钽中的一种。
7、在本申请的一种实施方式中，步骤s1中，纳米氧化物与去离子水的用量比为1mg:10ml。
8、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，盐酸溶液的浓度为0.1mol/l-6mol/l。
9、在本申请的一种实施方式中，氯化钌与盐酸溶液的用量比为1mg:50ml。
10、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，还原剂选自肼、甲醛、丙三醇、乙醇中的一种。
11、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，按化学计量比，还原剂的用量为化学计量比用量的1-4倍。
12、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，按化学计量比，还原剂的用量为化学计量比用量的1-2倍。
13、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，水热还原反应的温度为80-140℃；水热还原反应的时间为2-8h。
14、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，干燥温度为80℃，干燥时间为6h。
15、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，催化剂中钌颗粒的负载量为10wt.％；催化剂中钌颗粒的粒径为4-10nm。
16、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，nafion溶液的质量分数为5wt.％，
17、在本申请的一种实施方式中，步骤s2中，催化剂与nafion溶液的用量比为1mg:2ml。
18、在本申请的一种实施方式中，质子交换膜上正极催化剂的涂布量为0.4mg/cm2。
19、第二方面，本申请提供一种使用上述方法制备得到的水电解正极催化剂。
20、第三方面，本申请提供水电解正极催化剂在pem电解水制氢中的应用。
21、与现有技术相比，本申请将ru惰性金属负载在纳米氧化物载体上作为水电解正极催化剂，ru惰性金属在抵抗酸腐蚀的同时还能降低电阻，在水电解电流密度为1a/cm2下的电压为1.5-1.72v，该催化剂具有很高的催化性能和使用寿命。
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1.一种水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纳米氧化物载体选自氧化钨、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化锗、氧化钽中的一种。
3.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纳米氧化物与去离子水的用量比为1mg:10mL。
4.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述盐酸溶液的浓度为0.1mol/L-6mol/L；所述氯化钌与盐酸溶液的用量比为1mg:50mL。
5.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述还原剂选自肼、甲醛、丙三醇、乙醇中的一种；按化学计量比，还原剂的用量为化学计量比用量的1-4倍。
6.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，水热还原反应的温度为80-140℃；水热还原反应的时间为2-8h。
7.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2
8.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，Nafion溶液的质量分数为5wt.％；催化剂与Nafion溶液的用量比为1mg:2mL；质子交换膜上正极催化剂的涂布量为0.4mg/cm2。
9.一种使用权利要求1-8任一项所述方法制备得到的水电解正极催化剂。
10.权利要求9所述的水电解正极催化剂在PEM电解水制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述纳米氧化物载体选自氧化钨、氧化钼、氧化钛、氧化锡、氧化锗、氧化钽中的一种。
3.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述纳米氧化物与去离子水的用量比为1mg:10ml。
4.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述盐酸溶液的浓度为0.1mol/l-6mol/l；所述氯化钌与盐酸溶液的用量比为1mg:50ml。
5.根据权利要求1所述的水电解正极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述还原剂选自肼、甲醛、丙三醇、乙醇中的一种；按化学计量比，还原剂的用量为化学计量比用...
【专利技术属性】
技术研发人员：王明华，高嘉豪，
申请(专利权)人：氢泓能源科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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