[發(fā)明專利]一種基于氣體擴(kuò)散電極的氧還原活性測試裝置及測試方法

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• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111257385A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉冬;鐘家強(qiáng);嚴(yán)科晶;許艷恒
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/406;G01N27/48;H01M4/88
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 陳槐萱

1.一種基于氣體擴(kuò)散電極的催化劑氧還原活性測試裝置，其特征在于，其由電解池、膜電極、導(dǎo)電氣體流場板三部分由上而下通過密封墊依次組裝而成，其中，所述電解池包括對電極室、參比電極室和連通于對電極室的通氣管；所述膜電極包括設(shè)置于所述電解池底部，由上而下依次疊置的離子交換膜、催化層和氣體擴(kuò)散電極組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣體擴(kuò)散電極的催化劑氧還原活性測試裝置，其特征在于，所述膜電極的制備方法包括：

將催化劑加入到溶劑中進(jìn)行超聲處理，然后添加固體電解質(zhì)溶液繼續(xù)超聲，獲得分散均勻的催化劑墨水；

使用霧化器將上述催化劑墨水噴涂于氣體擴(kuò)散層上，噴涂的垂直高度為10cm，氣體流量為0.5～0.8SLM，經(jīng)60～150℃烘干；

將噴涂后的氣體擴(kuò)散層與離子交換膜疊置形成膜電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于氣體擴(kuò)散電極的催化劑氧還原活性測試裝置，其特征在于，所述膜電極由氣體擴(kuò)散層與離子交換膜經(jīng)組裝或壓制而成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣體擴(kuò)散電極的催化劑氧還原活性測試裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電氣體流場板為石墨或由金屬材質(zhì)加工成的具有氣體流場的單極板。

5.一種催化劑氧還原活性測試裝置的催化劑氧還原活性測試方法，其特征在于，其包括：

S1、以參比電極、對電極和工作電極組成的三電極測量系統(tǒng)，進(jìn)行電化學(xué)測試獲取催化劑的實際電容；其中，所述工作電極為膜電極；

S2、獲取催化劑載量；

S3、測定催化劑的電流電壓極化曲線，按所述催化劑載量歸一化后，獲得催化劑的活性。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑氧還原活性測試方法，其特征在于，所述獲取催化劑載量具體包括：

獲取催化劑載量～電容標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)所述實際電容獲取催化劑載量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的催化劑氧還原活性測試方法，其特征在于，所述獲取催化劑載量～電容標(biāo)準(zhǔn)曲線，具體為：

S21、將一定質(zhì)量的催化劑墨水滴于玻碳電極表面，室溫晾干后作為工作電極使用，利用三電極測量系統(tǒng)進(jìn)行電化學(xué)性能測試，以獲取標(biāo)準(zhǔn)電容；

S22、改變催化劑墨水的滴加質(zhì)量，重復(fù)步驟S21以獲取不同催化劑載量的標(biāo)準(zhǔn)電容，并繪制載量～電容標(biāo)準(zhǔn)曲線。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑氧還原活性測試方法，其特征在于，所述獲取催化劑載量具體包括：

分別將噴涂催化劑墨水前后的氣體擴(kuò)散層轉(zhuǎn)移至微量分析天平中稱量，獲得催化劑質(zhì)量；其中，工作溫度為60～140℃，精度為0.1μg。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑氧還原活性測試方法，其特征在于，

在步驟S1中，采用電化學(xué)循環(huán)伏技術(shù)、恒流充放電技術(shù)或電化學(xué)阻抗技術(shù)獲取催化劑的實際電容；在步驟S3中，采用電化學(xué)循環(huán)伏安或線性極化技術(shù)，獲取催化劑的電流電壓極化曲線。