[發明專利]紙-石墨-CoPd薄膜電極的制備方法

有效

• 申請號: 201410075796.7
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103904337A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 王貴領;張棟銘;潘越;曹殿學;徐陽;閆鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/92
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種紙-石墨-CoPd薄膜電極的制備方法，是一種以石墨涂覆紙負載CoPd催化過氧化氫電還原性能的方法。

背景技術

傳統的燃料電池多以空氣中的氧氣作為氧化劑，然而在某些特殊的情況下，如在水中、太空中等，氧氣的來源卻受到極大的限制（海水中，溶解氧濃度低，難以達到作為電源動力的要求；太空中，氧氣稀薄，同樣難以利用）。因此如果在這些環境中使用氧氣作為氧化劑，必須自身攜帶。近年來，H₂O₂作為氧化劑被廣泛的研究。作為水下電源的氧化劑，H₂O₂有很多突出的優點，（1）H₂O₂是常溫下的液體，與氣態的氧氣相比，體積能量密度高，儲存、運輸以及向電池中輸送均較方便，且安全隱患較小。同時H₂O₂分解的產物是水和氧氣，也不會造成環境污染問題；（2）H₂O₂直接還原是2個電子反應過程，與氧氣還原中的4個電子反應的過程相比，活化能要低的多，H₂O₂直接還原的交換電流密度比氧電還原的要大6個數量級，因此，使用H₂O₂作為氧化劑比氧氣更易獲得較好的電池性能；（3）H₂O₂電還原是固-液兩相反應，而氧氣的電還原是固-液-氣三相反應，兩相反應界面區比三相界面區容易建立和穩定，且無需氣體擴散層，因此，整個電池系統會更加穩定、簡單、緊湊、方便和易于操作。另外，H₂O₂每年以數億磅大量生產，其價格便宜，并且克服因使用空氣中的氧氣使堿性電解液碳酸鹽化等缺點。

H₂O₂電還原的催化性能是直接關系到燃料電池的性能的一個重要影響因素。所以，制備高性能的催化劑是提高以H₂O₂為氧化劑的燃料電池性能的關鍵。通常，燃料電池的電極是由催化劑粉末混合聚合物粘結劑、導電碳混合攪拌形成糊狀，然后涂覆在金屬集流體上干燥得到。這種傳統的制作電極的方式由于引入聚合物粘結劑，導致有些催化劑不能很好的和電解液接觸，從而引起低的催化劑利用率以及低導電率等缺點。此外，導電碳粉和聚合物粘結劑在長時間測試中或者大電流放電下不穩定，會引起脫落，從而影響電極的性能。H₂O₂直接電還原存在的主要問題，是H₂O₂電還原活性不高，直接電還原反應如(1)式所示：

HO₂^-+H₂O+2e→2OH_ads^-+OH^-????????(1)

可參閱Fan?Yang,Kui?Cheng,Tianhao?Wu,Ying?Zhang,Jinling?Yin,Guiling?Wang,Dianxue?Cao.Au–Pd?nanoparticles?supported?on?carbon?fiber?cloth?as?the?electrocatalyst?for?H₂O₂electroreduction?in?acid?medium.Journal?of?Power?Sources,2013,233:252-258，以及Kui?Cheng,Fan?Yang,Yang?Xu,Lin?Cheng,Yanyan?Bao,Dianxue?Cao,Guiling?Wang.Pd?doped?Co₃O₄nanowire?array?as?the?H₂O₂electroreduction?catalyst.Journal?of?Power?Sources,2013,240:442-447。

發明內容

本發明的目的是提出一種能夠解決過氧化氫基燃料電池陰極活性差問題的紙-石墨-CoPd薄膜電極的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

（1）將石墨與粘土混合物均勻涂覆在普通紙張上；