[發明專利]一步法制備電沉積鈷活性炭陽極的方法

有效

• 申請號: 201711002357.3
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107895800B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉憲華;高夢洋;林青霞;趙楊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;C25D3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了一步法制備電沉積鈷活性炭陽極的方法，包括如下步驟：(1)在頂壁設置有參比電極插孔和對電極插孔，側壁上設置有側壁孔的沉積容器的側孔上設置泡沫鎳，泡沫鎳連接有鎳絲；向所述沉積容器內加入硝酸鈷水溶液；將參比電極插入參比電極插孔內，將對電極插入對電極插孔內；將鎳絲、參比電極和對電極與電化學工作站連接，沉積，將一側進行了沉積的泡沫鎳取出，自然風干；(2)取活性炭粉末與無水乙醇混合，超聲攪拌，滴加60％聚四氟乙烯乳液，超聲攪拌混勻，水浴加熱，得到泥狀混合物，平鋪在泡沫鎳進行沉積的一側，用輥壓機壓，自然風干，得到電沉積鈷活性炭陽極。本發明的方法生產工藝簡單、生產效率高、所需設備少、成本低。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，具體涉及到一種一步法制備電沉積鈷活性炭陽極的方法。

背景技術

隨著能源需求的快速增長，全球工業化和日益嚴重的環境問題，新能源的開發越來越迫切。作為一個典型的高效、環保的替代能源，近年來燃料電池備受關注。碳水化合物是高能量密度的氫載體之一，具有解決儲氫問題的潛力，其中葡萄糖尤其備受關注。葡萄糖燃料電池主要分為三種類型：直接的葡萄糖堿性燃料電池(DGAFC)，微生物燃料電池(MGFC)、葡萄糖和酶葡萄糖燃料電池(EGFC)。與MGFC和EGFC相比，DGAFC具有穩定性高的優點，DGAFC相當耐用，結構簡單。然而，成本高、金屬催化劑易中毒和低反應動力學這三大問題阻礙了DGAFC的發展。

在燃料電池的電極制備中，常常會采用摻雜金屬催化劑的方式來提升電極性能，但往往催化劑的制作步驟繁雜且不易控制，比較耗費時間和精力。相比于催化劑摻雜的方式，運用電沉積的方式，可以通過將電極浸泡在金屬鹽溶液中進行電鍍，迅速在電極上沉積出所需要的金屬，得到與電極結合牢固、致密的、能夠實用的沉積層。

金屬鈷自從被發現以來，因為其廉價易得、耐腐蝕、強磁性、熔點高等特點廣泛應于各種電化學催化實驗中。鈷的冶煉基本采用濕法冶煉技術,而其中電沉積鈷是濕法冶煉提取鈷的重要部分。在含鈷的電極研究中，過去常常采用鉛基合金陽極、石墨陽極或惰性鈷合金陽極,但這幾類陽極存在過電位高、易腐蝕且污染陰極產品等缺點。因此，減少鈷被腐蝕的可能性、制備高性能不溶性陽極的研究一直是科研工作者關心的重點。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種一步法制備電沉積鈷活性炭陽極的方法。

本發明的技術方案概述如下：

一步法制備電沉積鈷活性炭陽極的方法，包括如下步驟：

(1)在頂壁設置有參比電極插孔和對電極插孔，側壁上設置有側壁孔的沉積容器的側孔上設置泡沫鎳，泡沫鎳連接有鎳絲；向所述沉積容器內加入0.05M～0.2M的硝酸鈷水溶液100ml～500ml；將參比電極插入參比電極插孔內，將對電極插入對電極插孔內；將鎳絲、參比電極和對電極與電化學工作站連接，使沉積電壓為-0.6V～-1.2V，沉積600s～1200s，將一側進行了沉積的泡沫鎳取出，自然風干；

(2)稱取活性炭粉末1～2g與無水乙醇20～40ml混合，超聲攪拌25～30min，滴加0.5～1g的60％聚四氟乙烯乳液，超聲攪拌25～30min混勻，在70～90℃的水浴中加熱20～30min，得到泥狀混合物，平鋪在泡沫鎳進行沉積的一側，用輥壓機壓至厚度為4～6mm，自然風干，得到電沉積鈷活性炭陽極。

優選地，參比電極為飽和甘汞電極，對電極為鉑絲。

本發明的優點：

1.本發明的方法生產工藝簡單、不需要價格高昂的貴金屬或電子傳遞體、生產效率高、所需設備少、成本低，適合小規?；虼笠幠Ｉa；

2.在三維結構的泡沫鎳網上電沉積鈷，能夠充分發揮泡沫鎳三維立體結構表面積大的特點，也能讓壓在泡沫鎳上的活性炭與沉積的鈷充分接觸，增強電極的導電性和催化性。