[发明专利]一种电催化氧化乙醇燃料电池的构建方法

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，提供了一种电催化氧化乙醇燃料电池的构建方法。本发明以一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极作阳极，以铂电极作阴极并以乙醇为电解质溶液组合构建成为该乙醇燃料电池。采用乙醇作燃料具有理论能量密度高、毒性小、成本低廉，来源广泛等优势，采用Au‑Ni‑Pt多金属纳米电极作阳极具有低贵金属铂负载量，低成本，高催化活性的优势，可广泛应用于汽车动力、便携电源等中小型电源，有广阔市场前景。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种电催化氧化乙醇燃料电池的构建方法。

背景技术

进入到21世纪，人类面临的是不断加剧的环境污染问题和能源危机。一方面，大量燃烧化石燃料释放的有害气体，包括，NO_X、SO_X等，以及各种可吸入颗粒物对环境造成了巨大的破坏，引发了人们对自身生存状况的担忧。另一方面，化石燃料的开采量剧增、储量下降、幵采难度增大等能源问题阻碍了人类经济、社会的发展。这就使得对高效、清洁的替代能源的研究提上了日程。为了减少对化石能源的依赖并提升生活品质，一方面，要加大力度开发利用可再生能源，如因地制宜地利用太阳能、风能、水力能、地热能和生物能等。另一方面，则要提高现有能源的利用效率。提高效率，可以在不降低生活品质的条件下减少对能源的需求量，减少污染物的排放。而燃料电池作为一种能量转化装置，可将燃料的化学能直接转化为电能。因其不受卡诺效率的限制，故具有更高的能效，可以达到对资源有效利用的目的。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种电催化氧化乙醇燃料电池的构建方法。

本发明的发明构思是：将构建的Au-Ni-Pt/碳纳米管海绵阳极与阴极通过导线连接，插入乙醇溶液中，自发反应氧化乙醇，实现生物质能向电能转化，阳极产生的电子通过导线传递到阴极上，将氧气还原成氢氧根离子，实现电能的存储。

一种电催化氧化乙醇燃料电池的构建方法，包括以下步骤进行：

(1)采用碳纳米管海绵为基底，将其裁剪为合适的大小；

(2)采用电化学方法在改性的碳纳米管海绵电极上进行花状纳米金沉积：

以碳纳米管海绵为工作电极，Pt电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，采用时间-电流法，设置电压为-0.2V，沉积400s-1600s，浓度0.1mol/L的氢氧化钠溶液作为电解质溶液，得到Au/碳纳米管海绵电极；

(3)利用时间-电流法制备出具有多级纳米结构Au-Ni-Pt/碳纳米管海绵电极，再将其作为燃料电池阳极备用：

以Au/碳纳米管海绵电极为工作电极，Pt电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，以金、镍、铂的混合液为电解质溶液，设置电压-0.2V，沉积400s～1600s

(4)采用铂电极构成燃料电池阴极；

(5)将制备的阳极与阴极通过导线连接，插入乙醇溶液中，构建电催化氧化乙醇燃料电池。

进一步的，所述步骤(5)中，在阳极池中加入浓度0.1mol/L的氢氧化钠溶液作为电解质溶液，加入浓度为0.1mol/L的乙醇作为燃料，在阴极池中加入浓度为0.1mol/L，pH值为8～14的乙醇溶液，两池之间用阴离子交换膜连接，以此构建形成电催化氧化乙醇燃料电池。

进一步的，所述步骤(1)具体为：电极基底预处理：首先将碳纳米管海绵切为2*2cm，厚度为0.2mm的正方体。

进一步的，所述步骤(3)电解质溶液的配置：将硫酸溶液稀释为0.5mol/L，再将一定量的固体氯金酸钾，硫酸镍，四氯亚铂酸钾溶解于该硫酸溶液中，制得3mg/mL的金、镍、铂的混合溶液，放置一天。

上述方法还包括步骤(6)对乙醇燃料电池性能的测试：