一种促进电催化ORR性能提升的溶液及其制备方法

本发明属于催化剂，具体涉及一种促进电催化orr性能提升的溶液及其制备方法。

背景技术：

1、蒸汽机的发明标志着世界进入了工业革命时代，使得机器在工厂中取代了人力，推动了生产力的巨大提升。随着人类社会继续高速向前发展，各种新兴技术方兴未艾，这也意味着人类需要更多的能源和能量。目前世界生产使用的能源仍以传统化石能源(如煤、石油、天然气)为主。作为不可再生能源，化石能源的枯竭无法避免，其燃烧还会排放出大量的气体污染物，如二氧化硫、氮氧化合物等，会导致温室效应、海平面升高和极端天气等环境气候问题。因此，我们应该大力开发和发展清洁、高效、可再生的新型环境友好型能源来减少环境问题和化石能源危机，以促进社会进行可持续发展。

2、氢能具有清洁高效、环境友好等诸多优点，被认为是21世纪的理想能源。氢的主体是以化合物水的形式存在的，地球表面约70％为水覆盖，所以氢是“取之不尽，用之不竭的”能源。氢燃料电池是一种氢能利用技术，它能直接通过电化学过程将电池阳极的化学燃料氢能转化为电能，能源转换效率高、且对环境友好。

3、氧还原反应(orr)是燃料电池中阴极的基本反应，目前，铂及铂基催化剂是最常用的orr电催化剂。然而，铂及铂基催化剂只在强酸或强碱的电解质中才能保持优异的orr的电催化活性，在中性电解质中的orr催化活性会急速下降。强酸强碱具有极强的腐蚀性，会对燃料电池的内部元件造成损坏，容易降低燃料电池的寿命，提高成本，使氢燃料电池无法大面积的商业化运用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种促进电催化orr性能提升的溶液及其制备方法，以解决铂及铂基催化剂在中性电解质orr催化活性急速下降的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种促进电催化orr性能提升的溶液，包括：

4、按质量百分比计，将以下组分：3.3％-3.4％硫酸钾、0％-0.07％磷酸二氢钾、0％-0.016％磷酸二钾氢、以及95.98％-96.6％去离子水配置成的溶液；

5、进一步的，所述促进电催化orr性能提升的溶液的环境体系ph为5.8。

6、上述促进电催化orr性能提升的溶液制备方法，该方法所有操作步骤均在室温下进行，包括：

7、(1)在电子天平上分别称量所需的硫酸钾、磷酸二氢钾、磷酸二钾氢以及去离子水；

8、(2)将步骤(1)所得的硫酸钾和去离子水充分混合至无固体物存在，得到硫酸钾溶液；将步骤(1)所得的磷酸二氢钾、磷酸二钾氢和去离子水充分混合至无固体物存在，得到磷酸氢二钾和磷酸二钾氢混合溶液；

9、(3)将步骤(2)所得的两种溶液按照所需物料的质量分数混合均匀，即可完成促进电催化orr性能提升的的溶液制备。

10、进一步的，所述步骤(3)采用手动移液枪混合两种溶液。

11、在电化学反应过程中，由于氧的存在，水的电化学温度性会大大降低。在紫外光、可见光和压力等条件刺激，以及碳酸氢盐等化学诱导条件下，水中可以产生h2o+·和·oh；同时，在中性水溶液中·oh含量显著低于同等条件下酸性和碱性水溶液的·oh含量。所以，质子和氢氧根可以激活水，从而与铂电极发生后续的氧还原反应。在中性ph5.8条件下，高浓度的质子和氢氧根缺少，影响铂的氧还原性能，导致溶液环境中缺乏激活水的激活因子，通过在ph5.8条件下引入磷酸根离子激活水的激活作用，且随着磷酸根离子浓度的增加，对水的激活作用逐渐增强，从而实现了铂的氧还原性能提升。基于此原理，本发明将硫酸钾、磷酸二氢钾、磷酸二钾氢以及去离子水，按照不同质量分数的组成成分配置成溶液，由于该溶液的环境体系ph为5.8属于弱酸性，腐蚀性小，对燃料电池的组件的伤害性低，因而能够有效提升燃料电池的使用寿命。

技术特征：

1.一种促进电催化orr性能提升的溶液，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种促进电催化orr性能提升的溶液，其制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种促进电催化orr性能提升的溶液，其构建方法，所述步骤(3)采用手动移液枪混合两种溶液。

技术总结本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种促进电催化ORR性能提升的溶液及其制备方法。该溶液包括：按质量百分比计，将以下组分：3.3％‑3.4％硫酸钾、0％‑0.07％磷酸二氢钾、0％‑0.016％磷酸二钾氢、以及95.98％‑96.6％去离子水。由于该溶液的环境体系pH为5.8属于弱酸性，腐蚀性小，对燃料电池的组件的伤害性低，因而能够有效提升燃料电池的使用寿命。技术研发人员：崔春华,李情,肖梦君受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27