[發明專利]一種基于PDMS的柔性銀納米線摻雜石墨烯/納米鎳鉑復合電極在燃料電池中的應用

在審

• 申請號: 201911355754.8
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN113036159A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 孫晶;曹厚勇;郎明非
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/92
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

一種基于PDMS的柔性銀納米線摻雜石墨烯/納米鎳鉑復合電極在燃料電池中的應用，屬于燃料電池領域。本發明制作的復合電極在燃料電池中的應用：以PtNPs/NiNPs/AgNWs/GN/PDMS可塑電極為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲為輔助電極組成三電極系統，將該三電極系統置于甲醇溶液和支持電解質中，設置電位為?0.2～1V，記錄濃度范圍為10～50mmoL/L的甲醇溶液的循環伏安曲線。本發明利用PDMS良好的柔韌性并結合銀納米線摻雜石墨烯良好的導電性，制得一種對甲醇具有高靈敏度的電極，且該電極在甲醇為基液時，催化效果好、靈敏度高、選擇性好、結構穩定等優點。

技術領域

本發明屬于燃料電池領域，具體涉及一種基于PDMS的柔性銀納米線摻雜石墨烯/納米鎳鉑復合電極在燃料電池中的應用。

背景技術

隨著社會的發展，對化石燃料的需求飛速增長，加速了化石燃料的枯竭及其對環境的嚴重污染，因而限制人類社會的發展和嚴重影響人類健康。為了減輕化石燃料對環境的污染和對人類健康的影響，找到化石燃料的替代品至關重要。目前世界各地積極且廣泛的開展可在生能源的技術研究和開發利用。目前，化石燃料的主要替代品有生物柴油、液態氫氣、太陽能、風能等，燃料電池也是化石燃料的替代品。該替代品在來源分布，運輸等方面優于其他替代品，且燃料電池高清潔、高轉化率、低排放等優勢被應用于解決能源問題。

燃料電池是一種將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應直接轉變為電能的發電裝置。燃料電池有許多優點，由于它不受卡諾循環的限制，與傳統的能量轉換系統相比能量轉換效率高，能量轉化率最高可達到80％，燃料電池技術是當今能量轉化率最高的化學發電技術之一。它一般用氫作燃料，氧氣為氧化劑，而產物為水，因而對環境的污染很小。由于不同類型的燃料電池在不同場合的應用，使燃料電池有著廣泛的用途。基于此，目前，世界上大量科研工作者致力于以葡萄糖為代表的直接糖類燃料電池的研究。因此，制備出具有較高催化活性以及較強穩定性的燃料電池陽極是加速促進燃料電池實現產業化的的關鍵。在現階段，生物酶常用于葡萄糖的氧化，以制備出具有較好氧化活性的燃料電池陽極。然而，由于酶的耐受性不足，無法在強酸性或強堿性環境下存活，并且也無法提供穩定的電流，因而限制其在燃料電池方面的應用。

發明內容

針對上述不足本發明提供一種基于PDMS的柔性銀納米線摻雜石墨烯/納米鎳鉑復合電極在燃料電池中的應用，該電極構建的燃料電池可提供穩定電流且經濟性良好。

本發明解決技術問題采用的復合電極PDMS為基底，銀納米線摻雜石墨烯為導電層，納米鎳鉑顆粒為電化學沉積層，所述納米鉑顆粒沉積在納米鎳顆粒上，納米鎳顆粒沉積在納米銀線上。

本發明制作的復合電極在燃料電池中的應用：以PtNPs/NiNPs/AgNWs/GN/ PDMS可塑電極為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲為輔助電極組成三電極系統，將該三電極系統置于甲醇溶液和支持電解質中，設置電位為-0.2～ 1V，記錄濃度范圍為10～50mmoL/L的甲醇溶液的循環伏安曲線。

進一步地，所述支持電解質為0.1mol/LNaOH溶液，pH為13。

原理：以PDMS為基底。是因為PDMS不導電，我們使用了銀納米線摻雜碳納米管為導電層，銀納米線是一種納米尺度的線，具有出色的導電性能。而碳納米管中碳原子的P電子形成大范圍的離域π鍵，共軛效應顯著，展現出優異的導電性。因此銀納米線摻雜碳納米管為導電層解決了PDMS不導電的問題，同時碳納米管具有三維立體結構，大大增加了PDMS的表面積，從而沉積出大量而穩定的納米鎳粒子，使氧化銅附著在納米鎳上的面積增大，擴大了其對甲醇的接觸面積，使其電流增大，從而增大電池輸出功率，達到我們所要產生的效益。因此該PDMS可塑電極對甲醇具有高靈敏性，出色的催化性能以及良好的選擇性，產生良好的效果。