An air cathode that imitates the structure of the gill filament of fish is the field of the air cathode fuel cell. The present invention in the traditional air cathode on the basis of the existing air fuel cell catalytic performance in air cathode catalyst layer limitations, design the structure of air cathode catalyst layer, the electrolyte accelerated transmission of proton, proton and oxygen increasing catalyst and electrolyte in contact area, improve the performance of air cathode. The cathode catalyst layer design is a layer of fluffy carbon fiber catalyst adsorption, carbon fiber woven steel mesh by stainless steel wire and carbon fiber composed of a carbon fiber length of carbon fiber bundle is 5mm, when the battery electrolyte is flowing, adsorption of carbon fiber catalyst the agent will swing with the fluid, improve the exchange rate of the electrolyte proton adsorption; carbon fiber catalyst beam can greatly increase the contact area of catalyst and oxygen and proton electrolyte, accelerating the reaction rate of the catalytic layer.
【技术实现步骤摘要】
一种仿鱼类鳃丝结构的空气阴极
本专利技术属空气阴极燃料电池领域,具体涉及一种新型仿生空气阴极的结构设计。
技术介绍
日益严重的能源危机和环境污染问题迫使人类寻找可持续、可再生的新型清洁能源。空气阴极燃料电池是新能源研究的焦点之一,有望应用于新能源汽车、临时供电装置等领域。电池阴极氧化还原反应发生的快慢决定着电池的性能。当催化剂催化性能一定时,氧化还原反应的快慢取决于空气阴极结构导致的溶解氧,质子、电子的供给速率及催化剂层与反应物的接触面积。研究发现,鳃丝在鱼类呼吸过程中起着重要的作用,当水流流经鱼鳃时,大量的鳃丝会随着水流不停摆动,增大了鳃丝与水中含量稀少的氧气接触的几率。同时,大量的鳃丝在水中呈分散状态,增大了鳃丝与水的接触面积,从而提高氧气的交换效率,增强鱼类的呼吸能力。基于鱼类鳃丝的优异结构,本专利技术设计一种新型仿生空气阴极的结构,增大催化剂层与电解液中溶解氧和质子的接触面积、接触几率,增强氧还原反应发生部位的电子输送能力,进而提高空气阴极的性能,最终提高电池的整体性能,对空气燃料电池性能的提高具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种能够提高氧气、质子、电子等物质传质性能的空气阴极。基于鱼类鳃丝的优异结构,设计该仿生空气阴极的催化层结构。当电解液腔体中的电解液有一定流动时,吸附有催化剂的绒毛状碳纤维能在电解液中发生摆动,提高电解液中质子的交换速率。同时,大量吸附有催化剂的绒毛状碳纤维在电解液中呈分散状态,增大了催化剂与电解液中氧气和质子的接触面积。最后,碳纤维具有着优异的导电特性,能够快速向氧还原反应发生部位长程输送电子。所以,此种新型 ...
【技术保护点】
一种仿鱼类鳃丝结构的空气阴极,其特征在于:空气阴极由扩散层、集流板、催化层组成,催化层一侧为电解液,扩散层一侧为空气,集流板为钢网状结构且位于扩散层和催化层之间,催化层和集流板是由吸附有催化剂的碳纤维束通过编织得到的网状结构。
【技术特征摘要】
1.一种仿鱼类鳃丝结构的空气阴极,其特征在于:空气阴极由扩散层、集流板、催化层组成,催化层一侧为电解液,扩散层一侧为空气,集流板为钢网状结构且位于扩散层和催化层之间,催化层和集流板是由吸附有催化剂的碳纤维束通过编织得到的网状结构。2.按权利要求1所述的仿鱼类鳃丝结构的空气阴极,其特征在于:该网状结构由横向平行的碳纤维束和纵向平行的碳纤维束编织而成,横向平行的相邻碳纤维束之间的距离为2mm,纵向平行的相邻碳纤维束之间的距离为2mm。3.按照权...
【专利技术属性】
技术研发人员:卢国龙,董旭,李致远,库雯,马健,王蜜,刘镇宁,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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