[實用新型]一種連續化制備碳纖維材料載貴金屬電催化劑的裝置

有效

• 申請號: 201920468383.3
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN210332711U
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 郭芬;劉義;毛磊;俞丹青
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B01J23/38
• 分類號: B01J23/38;B01J35/02;B01J37/03;B01J37/16
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

本實用新型涉及一種連續化制備碳纖維材料載貴金屬電催化劑的裝置，屬于電化學新能源材料制備領域。該裝置主要包括丙酮貯液槽、清水貯液槽、二氯化錫貯液槽、貴金屬絡合物貯液槽、集液漏斗、烘缸、固定軸、張緊輪、滾軸及其連動裝置。該裝置工作時，碳纖維布（紙、氈）在連動裝置及滾軸的帶動下，在相應的貯液槽中，依次經過如下階段：丙酮除油－水洗－二氯化錫吸附－水洗－貴金屬置換－水洗－干燥－收卷。該裝置直接將催化劑負載于擴散層上，避免了組裝燃料電池時的噴涂操作及其帶來的均勻性差的問題。該裝置的連續化操作不涉及化學試劑的大量混合，既簡單易行，又安全環保，大大減少了廢液后處理成本，提高了生產效益。

技術領域

本實用新型涉及一種連續化制備碳纖維材料載貴金屬電催化劑的裝置，屬電化學新能源材料制備領域。

背景技術

燃料電池是一種將化學能高效、無污染地轉化為電能的發電裝置。作為綠色新能源器件，燃料電池在能源與環保領域具有巨大的應用潛力。燃料電池工作時，其負極端發生燃料的電氧化反應，正極端發生氧氣或過氧化氫的電還原反應；當用電設備工接入燃料電池兩端時，電子將在電勢差的作用下，從負極經由用電設備流入正極，驅動用電設備工作。

燃料電池的核心部件為電催化劑，這是因為電催化劑能夠加快電極反應動力學，從而顯著提升燃料電池的電輸出性能。綜合大量文獻報道可知，科學家們已開發出多種電催化劑，如貴金屬(鉑、鈀、金等)、過渡金屬及其氧(氫氧、羥基氧)化物、雜原子摻雜碳材料、大環配合物等。由于貴金屬脫穎而出的電催化性能，其在燃料電池實用化進程中更受青睞。貴金屬電催化劑通常采用化學還原法進行制備，具體涉及貴金屬絡合物在還原劑(水合肼、硼氫化鈉等)的作用下，沉積于碳微納球表面，這種“一鍋法”的間歇式制備過程導致催化劑產量較低、廢液后處理成本較高。此外，該催化劑宏觀表現為粉末狀，因此在組裝燃料電池時，該粉末必先噴涂于隔膜之上，必要時還需另加一層擴散層(碳纖維布、碳纖維紙或碳纖維氈)，這種噴涂操作不可避免地帶來了催化劑分布不均勻的問題。文獻還報道了直接在碳纖維材料表面電沉積貴金屬的方法。然而，這種方法存在無法連續量產、能耗較大的缺點。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種連續化制備碳纖維材料載貴金屬電催化劑的裝置，該裝置直接將催化劑負載于擴散層上，避免了組裝燃料電池時的噴涂操作及其帶來的均勻性差的問題。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

一種連續化制備碳纖維材料載貴金屬電催化劑的裝置，包括碳纖維材料抽出口、六個貯液槽、集液漏斗、烘缸、固定軸、張緊輪、滾軸及其連動裝置；其中，六個貯液槽分別為丙酮貯液槽、第一清水貯液槽、二氯化錫貯液槽、第二清水貯液槽、貴金屬絡合物貯液槽、第三清水貯液槽，依次水平排開；第一組固定軸和張緊輪安裝于碳纖維材料抽出口與丙酮貯液槽之間，其他固定軸分別安裝于每個貯液槽的上方和內部；安裝于每個貯液槽上方的固定軸，其左右分別配備有一個張緊輪，下方分別安裝有一個集液漏斗，每個集液漏斗的下端出口對準相應的貯液槽；第三清水貯液槽上方的固定軸與烘缸、滾軸及其連動裝置依次設置。

按上述方案，安裝于同一個貯液槽的上方和內部的固定軸與其左側相鄰的固定軸一起呈“倒三角”形排列。

按上述方案，安裝于貯液槽內部的固定軸，其左右分別無需配備張緊輪。

按上述方案，安裝于貯液槽內部的固定軸，處于同一水平高度；第一組固定軸與安裝于每個貯液槽上方的固定軸，處于同一水平高度。

按上述方案，安裝于貯液槽內部的固定軸靠近槽底，并確保貯液槽內部的固定軸與貯液槽上方的固定軸的垂直高度差大于貯液槽內部液體的高度。

按上述方案，每個集液漏斗安裝于相應貯液槽的右側邊沿，且位于同一貯液槽上方的固定軸與張緊輪的下方。

按上述方案，二氯化錫貯液槽、貴金屬絡合物貯液槽均開設有進口和出口，并分別設置閥門控制開關。