[發明專利]一種合金?TiO2納米管/Ti陽極直接甲醇燃料電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201410191708.X
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104037428B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 鞠劍峰;石玉軍;高強;吳東輝;蘇廣均;華平;李建華
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 張曉霞

1.一種合金-TiO₂納米管/Ti陽極直接甲醇燃料電池，?包括電池外殼（1），電池外殼中設置膜電極（4），外殼（1）與膜電極（4）之間為空氣室（2），膜電極（4）內設置電解液室（6），其特征在于：

所述膜電極（4）由外至內依次陰極擴散層（7）、陰極催化劑層（8）、Nafion膜（9）及合金-TiO₂納米管/Ti陽極，所述合金-TiO₂納米管/Ti陽極由多孔鈦管（10）、TiO₂納米管（11）、電鍍沉積的納米合金層（12）組成；合金-TiO₂納米管/Ti陽極首先由多孔鈦管內層陽極氧化形成TiO₂納米管，然后電鍍沉積納米合金而成；

陰極擴散層（8）與電池外殼（1）通過焊接點連接設置為陰極輸出端（3），陽極擴散層與電池外殼通過焊接點連接設置為陽極輸出端（5），外殼的電解液室部位設置加料孔（15）及加料密封蓋（16），外殼的空氣室（2）部位設置空氣流通孔（13），外殼的空氣室（2）底部設置水排放孔（14），外殼的陽極擴散層底部設置CO2排放孔（17）。

2.?根據權利要求1所述的一種合金-TiO₂納米管/Ti陽極直接甲醇燃料電池，其特征在于：所述陰極輸出端（3）采用不銹鋼、銅或鈦材料，陽極輸出端（5）采用不銹鋼、銅或鈦材料；加料密封蓋（16）采用聚四氟乙烯。

3.?用于權利要求1所述直接甲醇燃料電池的合金-TiO₂納米管/Ti陽極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）多孔鈦管的前處理：丙酮中超聲除油15分鐘，甲醇或乙醇清洗；400?g/L的CrO₃和350?g/L的H₂SO₄處理3分鐘，二次蒸餾水超聲清洗3次，1?mol/L的HF處理10分鐘，二次蒸餾水超聲清洗3次，烘干；

（2）TiO₂納米管/Ti的制備：將處理好的多孔鈦管外層進行絕緣處理后在電解液中進行陽極氧化；電解液的組成：0.5%-1%的HF，1mol/L的H₂SO₄；電解電位20?V，電解時間30-120?分鐘；電解完畢，去離子水洗滌，烘干，馬弗爐中500?℃?焙燒3小時得TiO₂納米管/Ti；

（3）合金-TiO₂納米管/Ti陽極的制備：將制備好的TiO₂納米管/Ti作為陰極進行電鍍，在TiO₂納米管/Ti的內表面電鍍沉積納米合金，得到合金-TiO₂納米管/Ti陽極；所述合金是PdNi合金、PdCo合金、RuNi合金、RuAg合金或PdAg合金。

4.?用于權利要求1所述直接甲醇燃料電池的膜電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）多孔鈦管的前處理：丙酮中超聲除油15分鐘，甲醇或乙醇清洗；400?g/L的CrO₃和350?g/L的H₂SO₄處理3分鐘，二次蒸餾水超聲清洗3次，1?mol/L的HF處理10分鐘，二次蒸餾水超聲清洗3次，烘干；

（2）TiO₂納米管/Ti的制備：將處理好的多孔鈦管外層進行絕緣處理后在電解液中進行陽極氧化；電解液的組成：0.5%-1%的HF，1mol/L的H₂SO₄；電解電位20?V，電解時間30-120?分鐘；電解完畢，去離子水洗滌，烘干，馬弗爐中500?℃?焙燒3小時得TiO₂納米管/Ti；

（3）合金-TiO₂納米管/Ti陽極的制備：將制備好的TiO₂納米管/Ti作為陰極進行電鍍，在TiO₂納米管/Ti的內表面電鍍沉積納米合金，得到合金-TiO₂納米管/Ti陽極；所述合金是PdNi合金、PdCo合金、RuNi合金、RuAg合金或PdAg合金；

（4）陰極催化劑層的制備：將陰極催化劑漿料噴涂到PTFE膜表面；

（5）膜電極的制備：將合金-TiO2納米管/Ti陽極和陰極催化劑層置于Nafion膜兩側，熱壓，揭去PTFE膜片，加陰極擴散層熱壓得膜電極。