[实用新型]燃料电池催化剂测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于同步辐射原位测试的燃料电池催化剂测试装置。

背景技术

随着电子和信息产业的发展特别是近年来笔记本电脑、移动电话、数码相机以及军用电子设备高能耗的发展趋势，传统的镍氢电池和锂离子电池等作为电子设备的功能技术已难以满足未来电子产品对便携式电源在高能量密度和长使用时间方面的要求。燃料电池是一种较早提出的用于替代二次电池的能量转换技术，它的连续使用时间要比同等体积的镍氢电池长20倍，并且通过对燃料电池注入燃料可实现连续使用。与二次电池相比，燃料电池具有能量转换率高、能量密度高、环境友好、噪音低和性能可靠等优点，因此被认为是提高便携式电源的能量密度和延长其使用时间的最有前途的技术之

燃料电池性能的好坏很大程度上取决于所选用的催化剂，尽管传统的Pt/C催化剂在电化学催化过程中提供低过电势和高稳定性，被认为是燃料电池的最佳催化剂，但其昂贵的价格和有限的储量严重限制了燃料电池技术的发展。因此开发非Pt催化剂的研究对于推动燃料电池的发展具有重要意义。

催化剂的微观结构机理影响其性能，目前对催化剂结构的研究还只停留在电镜、非同步辐射衍射以及XPS(X射线光电子能谱)等方法，这些方法无法从根本上(即从催化剂的微观配位结构、活性原子的化学配位结构等方面)研究催化反应过程中催化剂与反应物的相互作用。此外催化过程中反应产物和反应过程尚不清楚，难以推断其关键催化活性位，阻碍了此类催化剂的进一步研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃料电池催化剂测试装置，用于同步辐射原位测试，研究燃料电池工作时催化剂活性原子周围微观结构的变化，为催化剂催化机理的深层研究和催化剂的新型制备和推广提供依据和指导。

基于上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种燃料电池催化剂测试装置，其包括：膜电极组件，包括膜以及分别位于膜两侧的阴极和阳极；带有导线的两金属片，分别平行设置在阴极和阳极的远离膜的一侧，两金属片上对应设有金属片窗口，两金属片窗口中对应设有金属条，金属条与相近的阴极或阳极接触；阴极支架，连接于靠近阴极的金属片的远离膜的一侧，阴极支架上设有与金属片窗口对应的阴极支架窗口；以及燃料流通单元，连接于靠近阳极的金属片的远离膜的一侧，燃料流通单元包括与靠近阳极的金属片窗口连通的输入管道和输出管道。

所述燃料流通单元包括第一胶带层，该第一胶带层覆盖在靠近阳极的金属片的远离膜的一侧，输入管道和输出管道位于靠近阳极的金属片和第一胶带层之间。

所述燃料流通单元包括阳极支架，该阳极支架上设有与金属片窗口对应的燃料窗口，输入管道和输出管道设置在阳极支架上且与燃料窗口连通，所述燃料流通单元还包括覆盖在燃料窗口的远离金属片的一侧的第二胶带层。

所述燃料电池催化剂测试装置，进一步包括压片，该压片连接于燃料流通单元的远离金属片的一侧且设有与金属片窗口对应的压片窗口。

所述输入管道和输出管道为毛细管。

所述输入管道在竖直方向上的位置低于所述输出管道。

所述靠近阴极的金属片与阴极之间、靠近阳极的金属片与阳极之间分别设有绝缘密封圈。

所述金属条竖直且平行设置。

所述金属条是横截面为等腰直角三角形的棱柱，该棱柱的最大侧面与金属片表面平行且与相近的阴极或阳极接触。

所述阴极支架窗口具有两个与金属片表面呈45°角的竖直侧壁，阴极支架窗口的远离膜的一侧的轮廓周长大于靠近膜的一侧的轮廓周长。

所述金属片为铜片，所述金属条为铜条。

所述阴极支架、阳极支架由有机玻璃制成。

所述金属片、阴极支架、阳极支架和压片通过螺纹连接。

所述燃料电池催化剂测试装置，进一步包括槽型底座，该底座支撑在所述膜电极组件、金属片、阴极支架、阳极支架和压片下方。

所述燃料电池催化剂测试装置，进一步包括与所述底座连通的收集管道。

本实用新型的燃料电池催化剂测试装置，包括平行设置在膜电极组件两侧的金属片以导出燃料电池工作过程中电化学反应所产生的电子，通过阴极支架提供固定和支撑，通过燃料流通单元形成燃料流通回路，可用于实现燃料电池催化剂的同步辐射原位测试，研究燃料电池工作时催化剂活性原子周围微观结构的变化，为催化剂催化机理的深层研究和催化剂的新型制备和推广提供依据和指导。

附图说明

图1是本实用新型的燃料电池催化剂测试装置的立体图；