[發(fā)明專利]一種多維結(jié)構(gòu)銅合金電極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810108460.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN108336370B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張方毅;陳占清;李新義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江金康銅業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86;H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明涉及一種能夠產(chǎn)生極強(qiáng)甲醇催化氧化效果的多維結(jié)構(gòu)銅合金電極，所制備的多維結(jié)構(gòu)銅合金電極制備成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)，制備原料較為安全環(huán)保，反應(yīng)過程不產(chǎn)生有害氣體污染環(huán)境和危害工作人員，制備過程較為穩(wěn)定，較為安全，制備的多維結(jié)構(gòu)銅合金電極具有優(yōu)秀的甲醇催化氧化性能，具有推廣價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銅合金領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠產(chǎn)生極強(qiáng)甲醇催化氧化效果的多維結(jié)構(gòu)銅合金電極。

背景技術(shù)

近年來環(huán)境污染、能源緊缺的世界性問題日益嚴(yán)重，尤其由于化石燃料造成的污染問題及其不可再生的特性，使得清潔新型能源的研究和發(fā)展愈發(fā)重要。而各種清潔能源中，有一種脫穎而出的清潔能源——甲醇。雖然甲醇燃料電池已開始了在部分方面的應(yīng)用，例如市面上的甲醇燃料電池（DMFC），但現(xiàn)有技術(shù)中甲醇催化效率和利用效率一直不高，還無法實(shí)現(xiàn)達(dá)到廣泛、普遍的應(yīng)用，且現(xiàn)有技術(shù)中甲醇燃料電池所應(yīng)用的電催化劑主要是Pt基材料，但Pt基電極存在著材料價(jià)格昂貴，制造成本高昂等問題，不利于推廣和使用。

中國專利局于2014年12月24日公開了一種甲醇催化用催化劑、其制備方法及化學(xué)修飾電極的發(fā)明專利授權(quán)，授權(quán)公告號(hào)CN103212442B，其采用石墨烯、聚丙烯酸-二茂鐵復(fù)合物和金屬納米粒子制備甲醇催化用催化劑，使得金屬納米粒子均相生長(zhǎng)在電極基體表層，提高電極基體的甲醇催化氧化性能和抗中間體毒化能力，但其仍無法改變其電極制備成本過高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中甲醇催化效率和利用效率一直不高，還無法實(shí)現(xiàn)達(dá)到廣泛、普遍的應(yīng)用，且現(xiàn)有技術(shù)中甲醇燃料電池所應(yīng)用的電催化劑主要是Pt基材料，但Pt基電極存在著材料價(jià)格昂貴，制造成本高昂等問題，不利于推廣和使用等問題，本發(fā)明提供了一種能夠產(chǎn)生極強(qiáng)甲醇催化氧化效果的多維結(jié)構(gòu)銅合金電極。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多維結(jié)構(gòu)銅合金電極，所述多維結(jié)構(gòu)銅合金電極的制備原料包括以下重量份數(shù)的物質(zhì)：泡沫銅1300～1800份，六水合硫酸鎳200～280份，六水合氯化鎳80～130份，緩沖劑20～35份，絡(luò)合劑9～11份，硝酸銀1～3份，氯化鈀0.5～1份，濃鹽酸24～35份，無水硝酸鎳15～20份，十二胺35～51份。銅基體材料本身具備一定的甲醇催化氧化性能，但其本身的性能不足以作為甲醇燃料電池的電極使用；鎳具備較為優(yōu)秀的甲醇催化氧化性能，其本身成本較高，直接制備成電極也存在較大的成本；當(dāng)鎳和銅按照一定比例混合制成鎳銅合金后，銅和鎳存在協(xié)同作用能夠大大強(qiáng)化其甲醇催化氧化性能，因而選用少量的鎳和較大量的銅制備甲醇燃料電池的電極，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本高性能的目的，此外，以泡沫銅作為基體材料時(shí)，泡沫銅本身具備三維多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積極大，相較于平直銅片，比表面積成倍提高，進(jìn)一步可以提高甲醇催化氧化性能，而且在制備成鎳銅合金后，鎳能夠均勻附著在多孔結(jié)構(gòu)表面，在具備三維多孔結(jié)構(gòu)的鎳銅合金表面能夠進(jìn)一步制備鎳氧納米片，即在保持三維多孔結(jié)構(gòu)的同時(shí)在多孔結(jié)構(gòu)表面形成二維的納米片狀結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步地增大比表面積，其甲醇催化氧化性能可達(dá)一個(gè)峰值。

作為優(yōu)選，所述多維結(jié)構(gòu)銅合金電極的制備原料包括以下重量份數(shù)的物質(zhì)：泡沫銅1450～1600份，六水合硫酸鎳240～250份，六水合氯化鎳95～110份，緩沖劑21～30份，絡(luò)合劑10～11份，硝酸銀1.8～2.5份，氯化鈀0.7～0.8份，濃鹽酸28～32份，無水硝酸鎳18～20份，十二胺42～46份。

作為優(yōu)選，所述泡沫銅為110PPI，厚度為1～2mm的泡沫銅。1～2mm厚度的泡沫銅在制備鎳銅合金時(shí)鎳和銅能夠合金化地更加均勻，110PPI的泡沫銅三維微孔結(jié)構(gòu)最為合適。

作為優(yōu)選，所述緩沖劑為硼酸。硼酸能夠減緩鎳離子在泡沫銅基體表面還原的速度，避免鎳離子爆炸式還原形成大量沉積而無法穩(wěn)定附著在泡沫銅三維多孔結(jié)構(gòu)表面。

作為優(yōu)選，所述絡(luò)合劑為檸檬酸。檸檬酸能夠提高鎳還原反應(yīng)的穩(wěn)定性，使鎳還原過程更加平穩(wěn)，附著更加均勻。