[发明专利]一步法制备电沉积钴活性炭阳极的方法

说明书

本发明公开了一步法制备电沉积钴活性炭阳极的方法，包括如下步骤：(1)在顶壁设置有参比电极插孔和对电极插孔，侧壁上设置有侧壁孔的沉积容器的侧孔上设置泡沫镍，泡沫镍连接有镍丝；向所述沉积容器内加入硝酸钴水溶液；将参比电极插入参比电极插孔内，将对电极插入对电极插孔内；将镍丝、参比电极和对电极与电化学工作站连接，沉积，将一侧进行了沉积的泡沫镍取出，自然风干；(2)取活性炭粉末与无水乙醇混合，超声搅拌，滴加60％聚四氟乙烯乳液，超声搅拌混匀，水浴加热，得到泥状混合物，平铺在泡沫镍进行沉积的一侧，用辊压机压，自然风干，得到电沉积钴活性炭阳极。本发明的方法生产工艺简单、生产效率高、所需设备少、成本低。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及到一种一步法制备电沉积钴活性炭阳极的方法。

背景技术

随着能源需求的快速增长，全球工业化和日益严重的环境问题，新能源的开发越来越迫切。作为一个典型的高效、环保的替代能源，近年来燃料电池备受关注。碳水化合物是高能量密度的氢载体之一，具有解决储氢问题的潜力，其中葡萄糖尤其备受关注。葡萄糖燃料电池主要分为三种类型：直接的葡萄糖碱性燃料电池(DGAFC)，微生物燃料电池(MGFC)、葡萄糖和酶葡萄糖燃料电池(EGFC)。与MGFC和EGFC相比，DGAFC具有稳定性高的优点，DGAFC相当耐用，结构简单。然而，成本高、金属催化剂易中毒和低反应动力学这三大问题阻碍了DGAFC的发展。

在燃料电池的电极制备中，常常会采用掺杂金属催化剂的方式来提升电极性能，但往往催化剂的制作步骤繁杂且不易控制，比较耗费时间和精力。相比于催化剂掺杂的方式，运用电沉积的方式，可以通过将电极浸泡在金属盐溶液中进行电镀，迅速在电极上沉积出所需要的金属，得到与电极结合牢固、致密的、能够实用的沉积层。

金属钴自从被发现以来，因为其廉价易得、耐腐蚀、强磁性、熔点高等特点广泛应于各种电化学催化实验中。钴的冶炼基本采用湿法冶炼技术,而其中电沉积钴是湿法冶炼提取钴的重要部分。在含钴的电极研究中，过去常常采用铅基合金阳极、石墨阳极或惰性钴合金阳极,但这几类阳极存在过电位高、易腐蚀且污染阴极产品等缺点。因此，减少钴被腐蚀的可能性、制备高性能不溶性阳极的研究一直是科研工作者关心的重点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一步法制备电沉积钴活性炭阳极的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一步法制备电沉积钴活性炭阳极的方法，包括如下步骤：

(1)在顶壁设置有参比电极插孔和对电极插孔，侧壁上设置有侧壁孔的沉积容器的侧孔上设置泡沫镍，泡沫镍连接有镍丝；向所述沉积容器内加入0.05M～0.2M的硝酸钴水溶液100ml～500ml；将参比电极插入参比电极插孔内，将对电极插入对电极插孔内；将镍丝、参比电极和对电极与电化学工作站连接，使沉积电压为-0.6V～-1.2V，沉积600s～1200s，将一侧进行了沉积的泡沫镍取出，自然风干；

(2)称取活性炭粉末1～2g与无水乙醇20～40ml混合，超声搅拌25～30min，滴加0.5～1g的60％聚四氟乙烯乳液，超声搅拌25～30min混匀，在70～90℃的水浴中加热20～30min，得到泥状混合物，平铺在泡沫镍进行沉积的一侧，用辊压机压至厚度为4～6mm，自然风干，得到电沉积钴活性炭阳极。

优选地，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂丝。

本发明的优点：

1.本发明的方法生产工艺简单、不需要价格高昂的贵金属或电子传递体、生产效率高、所需设备少、成本低，适合小规模或大规模生产；

2.在三维结构的泡沫镍网上电沉积钴，能够充分发挥泡沫镍三维立体结构表面积大的特点，也能让压在泡沫镍上的活性炭与沉积的钴充分接触，增强电极的导电性和催化性。