[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)堿性燃料電池陽極的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710947587.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107863539B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉憲華;董豐;李勝玲
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種生物質(zhì)堿性燃料電池陽極的制備方法，先對將泡沫鎳預(yù)處理，然后采用電沉積法得到沉積NiCo₂O₄?CuO復(fù)合金屬氧化物的泡沫鎳；干燥后灼燒得到納米NiCo₂O₄?CuO修飾的泡沫鎳；將活性炭粉末與無水乙醇混合，滴加聚四氟乙烯乳液，水浴加熱得到橡皮泥狀物質(zhì)，將橡皮泥狀物質(zhì)揉捏均勻平鋪在泡沫鎳兩側(cè)輥壓至厚度為5～8mm。本發(fā)明將NiCo₂O₄與CuO復(fù)合提高催化性能，添加煙酰胺使其具有更多的催化葡萄糖氧化位點(diǎn)和更高的導(dǎo)電性；使用電沉積法保證結(jié)合更為牢固，重復(fù)性更好，傳遞電子更加容易；輥壓活性炭起到保護(hù)作用，解決了重復(fù)利用率低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種使用具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的泡沫鎳作為集電體、煙酰胺作為碳源、PTFE為粘結(jié)劑、泡沫鎳上修飾NiCo₂O₄-CuO復(fù)合納米材料作為催化劑的應(yīng)用于生物質(zhì)堿性燃料電池的陽極材料制備方法。

背景技術(shù)

能源危機(jī)和環(huán)境惡化成為阻礙人類社會可持續(xù)發(fā)展的兩個主要障礙，因此對于新能源開發(fā)的要求越發(fā)強(qiáng)烈。燃料電池具有能量密度高、使用壽命長、污染小、可連續(xù)工作等優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是未來便攜電子產(chǎn)品的主要替代能源之一。現(xiàn)階段燃料電池技術(shù)面臨著成本較高、產(chǎn)能較低、大型化處理能力有限等一系列問題。生物質(zhì)堿性燃料電池，是一種在堿性環(huán)境中能將儲存在生物質(zhì)中的化學(xué)能通過陽極和陰極的氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有能力轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境污染小、模塊化強(qiáng)、負(fù)荷相應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。研究生物質(zhì)燃料電池對于生物質(zhì)能源的利用，對解決人類對能源的需求問題具有十分重要的意義。

陽極陰極催化劑的選擇、電池底物、反應(yīng)溫度等因素共同影響燃料電池的能量輸出，其中陽極催化劑的選擇對提高電池性能和穩(wěn)定性具有十分重要的作用。常見的貴金屬如金、鉑等作為催化劑的催化性能好，性質(zhì)穩(wěn)定，但容易發(fā)生催化劑中毒的現(xiàn)象。許多研究表明鈀、釕等貴金屬可以避免催化劑中毒問題，提高電池性能，但成本過高。隨著堿性生物質(zhì)燃料電池技術(shù)的發(fā)展，陽極催化劑的選擇也越來越多樣性。Cindy X.Zhao等人使用不會發(fā)生催化劑中毒的泡沫鎳做陰陽極使電池性能提高了6倍；Abdullah M等人利用化學(xué)沉積法制備出了NiO修飾的氮摻雜碳納米纖維電極，增加了材料的比表面積和活性物質(zhì)的利用率，提升了對甲醇的電催化氧化活性。