[发明专利]一种PdNPs/NiNPs/碳布电极及其制备方法

说明书

本发明属于燃料电池阳极技术领域，公开了一种PdNPs/NiNPs/碳布电极及其制备方法。包括：以碳布为基底和导电层，纳米镍‑钯颗粒为电化学沉积层，所述纳米镍‑钯颗粒沉积在碳布上。上述PdNPs/NiNPs/碳布电极的制备方法，包括(1)制备碳布电极、(2)制备NiNPs/碳布电极、(3)制备PdNPs/NiNPs/碳布电极；该电极是一种非酶燃料电池阳极，具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

技术领域

本发明属于燃料电池阳极技术领域，本发明涉及一种PdNPs/NiNPs/碳布电极及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转变为电能的发电装置。燃料电池有许多优点，由于它不受卡诺循环的限制，与传统的能量转换系统相比能量转换效率高，能量转化率最高可达到80％，燃料电池技术是当今能量转化率最高的化学发电技术之一。制备出具有较高催化活性以及较强稳定性的燃料电池阳极是加速促进燃料电池实现产业化的的关键。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种PdNPs/NiNPs/碳布电极(基于碳布纳米镍-钯复合电极)及其制备方法，该电极是一种非酶燃料电池阳极，具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种PdNPs/NiNPs/碳布电极；包括以碳布为基底和导电层，纳米镍-钯颗粒为电化学沉积层，所述纳米镍-钯颗粒沉积在碳布上。

本发明另一个目的是想要保护上述PdNPs/NiNPs/碳布电极的制备方法，具体步骤如下所示：

(1)制备碳布电极：取碳布，剪成10*20mm的长方形，乙醇冲洗，氮气吹干得到碳布电极备用；

(2)制备NiNPs/碳布电极：采用三电极体系，用清洗干净的碳布电极作为工作电极，Ag/AgCl电极和铂丝电极为参比电极和对电极放入盛有0.02M硫酸镍和0.1M硫酸钠溶液的电解池中；采用阶梯波伏安法沉积，设置参数为：初始电位：-0.35V，终点电位：-0.15V，电位增量：0.01V，扫描段数：25，阶梯宽度：15s；沉积完后的电极氮气保护，放置三天后备用；得到NiNPs/碳布电极；

(3)制备PdNPs/NiNPs/碳布电极：采用三电极体系，以纳米结构的NiNPs/碳布电极作为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/Ag Cl作为参比电极；放入盛有0.02M硫酸钯和0.1M硫酸钠溶液的电解池中；利用循环伏安法，在-0.2～1.3V的电位范围沉积钯，沉积完后放置一天后备用；制得PdNPs/NiNPs/碳布电极。

上述一种PdNPs/NiNPs/碳布电极在蔗糖溶液电催化氧化构建蔗糖燃料电池的应用。具体为：以PdNPs/NiNPs/碳布电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极组成三电极系统，将该三电极系统置于以氢氧化钾溶液为电解质的蔗糖溶液为燃料组合构建成为蔗糖燃料电池。

进一步地，所述电解质为0.1-5mol/L KOH，优选为1mol/L KOH，pH为14。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明提供的阳性电极PdNPs/NiNPs/碳布电极解决了现有的生物酶燃料电池阳极由于酶的耐受性不足，无法在强酸性或强碱性环境下存活，并且也无法提供稳定的电流，因而限制其在燃料电池方面的应用。本发明提供的阳性电极PdNPs/NiNPs/碳布电极，是一种非酶燃料电池阳极，一种具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极。

本发明利用碳布良好的导电性，制得一种对蔗糖具有高灵敏度的电极，且该电极在蔗糖为基液时，催化效果好、灵敏度高、选择性好、结构稳定等优点，本燃料电池可用于制作随身充电宝，可用于发电厂及电动汽车等领域。