[發明專利]一種燃料電池用銅銀納米合金陰極及其制備方法

有效

• 申請號: 201110051634.6
• 申請日: 2011-03-03
• 公開（公告）號: CN102157740A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 陳福義;張吉曄
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種燃料電池用銅銀納米合金陰極，其特征在于，所述的燃料電池用銅銀納米合金陰極是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的；所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀；硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(1-x)銅-x銀，其中x＝0.3～0.7；所述的硼氫化鈉/雙氧水燃料電池用銅銀納米合金陰極的表面形貌為樹枝狀，其中一次枝晶長度為10～30μm；二次枝晶之間的間距為500nm～1μm，枝晶長度為7～20μm；三次枝晶之間的間距為10～30nm，長度為5～20nm。

2.一種制備如權利要求1所述燃料電池用銅銀納米合金陰極的方法，其特征在于，制備過程包括以下步驟：

步驟1，處理銅箔基體：用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面；將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為100W；

步驟2，配制溶液：所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液；配制電解液時，在50mL去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、85.1mg的硝酸銀、121.4mg的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液；配制飽和氯化鉀溶液時，向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液；

步驟3，制作鹽橋：把90g的硝酸鉀溶解在100g去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60℃并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90℃使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液；將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20℃，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋；

步驟4，制備銅銀納米合金陰極：采用三電極體系；將鉑網和銅箔基體垂直的放置在盛有電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉑網相對應，鉑網和銅箔基體之間的距離與鉑網的邊長一致；將飽和甘汞電極放置在飽和氯化鉀溶中，將鹽橋的兩端分別置于電解液和飽和氯化鉀溶液中，通過鹽橋將電解液和飽和氯化鉀溶液連接；通過導線將工作電極、輔助電極和參比電極分別與電化學工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E＝-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20℃，采樣間隔為0.1V/s，靈敏度為0.01A/V；通過沉積，得到覆蓋有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，形成了銅銀納米合金陰極。

3.如權利要求2所述制備燃料電池用銅銀納米合金陰極的方法，其特征在于，所述的三電極體系是以銅箔基體作為工作電極，以鉑網作為輔助電極，以飽和甘汞作為參比電極。