[发明专利]用于碱性燃料电池的三维结构光催化阳极及其制备方法

摘要

本发明属于燃料电池技术领域，公开了一种用于碱性燃料电池的三维结构光催化阳极及其制备方法，该光催化阳极采用三维结构的泡沫镍网作为集电体，PTFE为粘结剂，活性炭负载POM/介孔二氧化钛为催化剂，采用辊压法制备载POM/介孔二氧化钛‑活性炭‑PTFE复合光阳极。本发明可通过自然光照射激发光阳极的催化活性，使光能和化学能同时转化为电能，提高了直接碱性燃料电池的性能以及稳定性，从而使生物质碱性燃料电池的产电性能大幅提高，适用于大规模生产；相比较传统的贵金属催化剂提高电澉性能的方法，制备本光催化阳极生产成本低，电池性能更高，稳定性更好。

主权项

一种用于碱性燃料电池的三维结构光催化阳极，该光催化阳极的集电体采用三维结构泡沫镍网，其特征在于，该光催化阳极采用辊压法在所述不锈钢网两侧制备催化层，具体由以下制备方法得到：(1)将泡沫镍网进行超声清洗并干燥，备用；将活性炭用蒸馏水加热煮沸，离心后倒掉上层液体，再用蒸馏水清洗后进行抽滤、干燥，密封后备用；(2)将0～2质量份的模板剂溶于25质量份的无水乙醇并在室温下搅拌直至溶解，在快速搅拌的状态下向以上溶液中依次加入4～12质量份的钛酸丁酯和3～10质量份的经步骤(1)预处理过的活性炭，混合均匀后再加入浓盐酸调节体系的pH值至1～5；向调节PH值后的体系中加入3～9质量份的质量分数为10％～40％的硅钨酸水溶液，室温下搅拌直至形成固态凝胶；将形成的固态凝胶陈化24小时后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，先升温至120℃并维持温度，再升温至150℃并维持温度，冷却后将所得灰色凝胶置于真空干燥箱中恒温干燥，直到有机溶剂全部挥发，研磨后置于马弗炉中煅烧，所得灰色粉末即为载POM/介孔二氧化钛‑活性炭复合光催化剂；(3)取4～8质量份步骤(2)中得到的载POM/介孔二氧化钛‑活性炭复合光催化剂加入到25质量份的无水乙醇中，超声搅拌至充分分散；然后逐滴加入1～6质量份的质量浓度为40％～60％的PTFE乳液；继续超声搅拌，使混合物混合均匀；(4)将步骤(3)得到的混合物放入恒温水浴中进行加热而使其保持沸腾状态，并不断进行搅拌，直至混合物成为能够用玻璃棒挑起的粘稠膏状物质；将上述粘稠膏状物质揉捏均匀并辊压成两个厚度为0.5～0.7mm的薄片；(5)将步骤(4)得到的两个薄片平铺在步骤(1)预处理过的泡沫镍网两侧，辊压固定成总厚度为1.2～1.6mm复合层，并放于马弗炉中煅烧，即可制得载POM/介孔二氧化钛‑活性炭‑PTFE复合光阳极。