[發明專利]乳糖燃料電池及構建該燃料電池的PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑電極

有效

• 申請號: 201911404682.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113130914B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 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;H01M4/90;H01M4/92;H01M4/96;H01M8/083;H01M8/22;H01M4/88;B82Y30/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 胡景波

本發明涉及乳糖燃料電池及構建該燃料電池的PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑電極。以PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布電極為工作電極，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乳糖溶液和支持電解質中，設置初始電位為?0.2V，終止電位為1V，記錄1mmol/L、2mmol/L、3mmol/L、4mmol/L、5mmol/L乳糖的循環伏安曲線，并利用標準曲線法對電極電催化氧化乳糖溶液的控制過程進行分析。本發明目的在于提供一種貴金屬修飾電極對乳糖具有良好的催化氧化作用，提高化學能的轉換率，促進燃料電池的發展。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，具體涉及一種基于碳布的納米鎳/納米銅/納米鉑復合電極(PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑電極)在乳糖溶液電催化氧化構建乳糖燃料電池的應用。

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。

發明內容

為彌補現有技術的不足，本發明提供了一種乳糖燃料電池以及構建該燃料電池的電極。

本發明的發明構思是：以碳布為基底和導電層，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銅顆粒上，納米銅顆粒沉積在納米鎳顆粒上，納米鎳顆粒沉積在碳布上，制備出PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑電極。在此基礎上為乳糖燃料電池的構建提供一種新的方法。

為實現上述目的，本發明PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑電極構建乳糖燃料電池如下：

PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布作陽極，Pt電極作陰極；在陽極池中加入濃度1mol/L的氫氧化鈉溶液作為電解質溶液，加入濃度為0.01mol/L的乳糖作為燃料。在陰極池加以pH＝14的氫氧化鈉作溶劑的0.01mol/L的乳糖溶液并且通入氧氣，兩池之間用陰離子交換膜連接，以此構建形成電催化氧化乳糖燃料電池。

乳糖燃料電池以PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布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乳糖溶液和支持電解質中，設置電位為-0.2～1.3V，記錄1mmol/～5mmol/L乳糖的循環伏安曲線，并利用標準曲線法對電極電催化氧化乳糖溶液的控制過程進行分析。

進一步地，所述支持電解質為1mol/LNaOH，pH為14。

進一步地，所述PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑電極包括：碳布為基底和導電層，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銅顆粒上，納米銅顆粒沉積在納米鎳顆粒上，納米鎳顆粒沉積在碳布上。

本發明開發了一種非酶燃料電池陽極，結合納米材料的優勢，以獲得一種具有較高催化活性和穩定性的燃料電池陽極。本發明利用碳布良好的導電性，制得一種對乳糖具有高靈敏度的電極，且該電極在乳糖為基液時，催化效果好、靈敏度高、選擇性好、結構穩定等優點，本燃料電池可用于制作隨身充電寶，可用于發電廠及電動汽車等領域。

附圖說明

圖1為基于碳布的納米鎳/納米鉑復合電極表面形貌圖。

圖2為乳糖溶液與空白溶液循環伏安曲線對比圖。

圖3為不同濃度乳糖溶液的循環伏安曲線。

圖4為不同濃度的乳糖的標準曲線。