[发明专利]基于PdNPs/NiNPs/ITO电极构建乳糖燃料电池的方法

说明书

本发明涉及基于PdNPs/NiNPs/ITO电极的乳糖燃料电池的制备方法。以PdNPs/NiNPs/ITO电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成三电极系统，将该三电极系统置于乳糖溶液和支持电解质中，设置初始电位为‑0.2V，终止电位为1.3V，记录乳糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法对电极电催化氧化乳糖溶液的控制过程进行分析。本发明目的是开发一种非酶燃料电池阳极，结合纳米材料的优势，以获得一种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

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种基于ITO的纳米镍-钯颗粒复合电极PdNPs/NiNPs/ITO电极在乳糖溶液电催化氧化构建乳糖燃料电池的应用。

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。它一般用氢作燃料，氧气为氧化剂，而产物为水，因而对环境的污染很小。由于不同类型的燃料电池在不同场合的应用，使燃料电池有着广泛的用途。基于此，目前，世界上大量科研工作者致力于以葡萄糖为代表的直接糖类燃料电池的研究。因此，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。在现阶段，生物酶常用于葡萄糖的氧化，以制备出具有较好氧化活性的燃料电池阳极。然而，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。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种基于 PdNPs/NiNPs/ITO电极的乳糖燃料电池的方法。本发明中 PdNPs/NiNPs/ITO电极是一种非酶燃料电池阳极，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

本发明的发明构思是：本发明以氧化铟玻璃(ITO)为基底和导电层，并在该基底上利用电化学沉积法沉积纳米镍-钯颗粒，制备出纳米镍-钯电极。以PdNPs/NiNPs/ITO电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助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乳糖溶液为燃料组合构建成为该燃料电池。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

该PdNPs/NiNPs/ITO电极包括：ITO玻璃为基底和导电层，纳米镍-钯颗粒为电化学沉积层，所述纳米镍-钯颗粒沉积在ITO上。

构建燃料电池：以PdNPs/NiNPs/ITO电极作阳极，Pt电极作阴极；在阳极池中加入浓度1mol/L的氢氧化钾溶液作为电解质溶液，加入浓度为0.01mol/L的乳糖作为燃料，在阴极池加以pH＝14的氢氧化钾作溶剂的0.01mol/L的乳糖溶液并且通入氧气，两池之间用阴离子交换膜连接，以此构建形成电催化氧化乳糖燃料电池。

燃料电池测试方法：以PdNPs/NiNPs/ITO电极为工作电极， Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成三电极系统，将该三电极系统置于乳糖溶液和支持电解质中，设置电位为-0.2～1.3V，记录浓度为2mmol/L～10mmol/L乳糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法对电极电催化氧化乳糖溶液的控制过程进行分析。

进一步地，所述支持电解质含1mol/LKOH，pH为14。

所述乳糖浓度为2mmol/L、4mmol/L、6mmol/L、8mmol/L、 10mmol/L。