【技术实现步骤摘要】
一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法
本专利技术涉及一种燃料电池阴极支撑体材料的制备,特别涉及一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法。
技术介绍
直接乙醇燃料电池(DirectEthanolFuelCell,DEFC)作为新一代清洁能源受到越来越多的重视。它具有清洁高效、比能量高、结构简单等优点。目前的研究主要集中在单电池实验阶段,电池多为平板型结构,这导致DEFC体积庞大、成本较高、燃料运输和水热管理困难等问题。针对平板型直接乙醇燃料电池DEFC的不足,制备了一种异型的直接乙醇燃料电池。该异型直接乙醇燃料电池(DEFC)阳极选用石墨板或石墨管结构,催化剂为水热法合成的Pt—SnO2/C催化剂;而异型直接乙醇燃料电池(DEFC)的阴极支撑体采用凝胶注模成型工艺,掺杂一定比例的石墨粉和中间相碳微球(MCMB)制备而成。其存在的问题是:中间相碳微球由于具有自烧结性质,在烧结过程中颗粒发生融合并形成烧结体,烧结后的孔隙发生融合,小孔隙融合形成大孔隙,并出现烧结颈,在烧结中容易变形和开裂;石墨添加是减少收缩与变形的,制成的阴极支撑体使用寿命短,难以满足市场需要,因此,就需要一种新的可以替代中间相碳微球和石墨的材料来制备阴极支撑体。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,通过纳米锡粉和纳米SiO2颗粒与酚醛树脂混合再炭化,可以制造出异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料,可以替代中间相碳微球和石墨的材料来制备阴极支撑体,制成的阴极支撑体收缩率小、变形量小,使用寿命更长。其技术 ...
【技术保护点】
1.一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,其特征是:包括以下步骤:一、将45‑55份纳米锡粉和4‑6份纳米SiO2颗粒置入搅拌釜内,控制釜温60‑80℃,打开搅拌电机搅拌,通过混合搅拌,使纳米锡粉和纳米SiO2颗粒充分混合均匀;在纳米锡粉中添加纳米SiO2颗粒可以控制纳米锡粉在直接乙醇燃料电池工作过程中降低纳米锡粉的体积膨胀和收缩,使纳米锡粉不被粉化,保证电池活性材料的稳定性及提高电池的反应放电效率和循环性能;二、将50‑60份混合均匀的纳米锡粉和纳米SiO2颗粒与酚醛树脂粉末按质量比为38.5‑42.5:100的比例在搅拌釜内混合,控制釜温60‑70℃,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度500r/min,混合时间9‑12小时;通过混合搅拌,使纳米锡粉和纳米SiO2颗粒与酚醛树脂充分混合均匀;将混合好的混合物置入炭化炉中在抽真空状态下按3‑5℃/min的升温速率升温至800‑900℃进行炭化,炭化时间6.5‑8小时,炭化好所得的热解炭经过粉碎分级机粉碎分级后,所得5‑30um的料经2800℃高温石墨化后制得石墨化炭,此石墨化炭是一种优良的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料。
【技术特征摘要】
1.一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,其特征是:包括以下步骤:一、将45-55份纳米锡粉和4-6份纳米SiO2颗粒置入搅拌釜内,控制釜温60-80℃,打开搅拌电机搅拌,通过混合搅拌,使纳米锡粉和纳米SiO2颗粒充分混合均匀;在纳米锡粉中添加纳米SiO2颗粒可以控制纳米锡粉在直接乙醇燃料电池工作过程中降低纳米锡粉的体积膨胀和收缩,使纳米锡粉不被粉化,保证电池活性材料的稳定性及提高电池的反应放电效率和循环性能;二、将50-60份混合均匀的纳米锡粉和纳米SiO2颗粒与酚醛树脂粉末按质量比为38.5-42.5:100的比例在搅拌釜内混合,控制釜温60-70℃,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度500r/min,混合时间9-12小时;通过混合搅拌,使纳米锡粉和纳米SiO2颗粒与酚醛树脂充分混合均匀;将混合好的混合物置入炭化炉中在抽真空状态下按3-5℃/min的升温速率升温至800-900℃进行炭化,炭化时间6.5-8小时,炭化好所得的热解炭经过粉碎分级机粉碎分级后,所得5-30um的料经2800℃高温石墨化后制得石墨化炭,此石墨化炭是一种优良的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料。2.根据权利要求1所述的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,其特征是:步骤二中的酚醛树脂粉末采用5-30um的酚醛树脂粉末。3.根据权利要求1所述的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,其特征是:步骤二中,所得5-30um的料至入石墨化炉内,在抽真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至2800℃,恒温2-3小时制得石墨化炭。4.根据权利要求1所述的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,其特征是:所述纳米锡粉的制备方法如下:一、分别配制5500-6500份的0.1mol/L的SnCl4溶液、7500-8500份的0.2mol/L的NaBH4溶液、15000份的0.05mol/L的聚乙二醇600溶液,将配制的聚乙二醇600溶液用离心泵打入反应釜内,控制釜温40-50℃,打开搅拌电机搅拌,将配制好的0.1mol/L的SnCl4溶液用离心泵打入到反应釜内与聚乙二醇600溶液混合,控制反应时间3.5-4小时,反应釜内产生灰色的沉淀,将反应釜内的混合液采用离心分离机离心分离,去除溶液后,将离心管底层的纳米锡颗粒置入搅拌釜内;二、在搅拌釜内添加蒸馏水,控制釜温40-50℃,打开搅拌电机搅拌,水洗2.5-3小时,再采用离心分离机离心分离搅拌釜内的混合液,去除溶液后,将离心管底层的纳米锡颗...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭峰,张润泽,刘森瑞,张媛媛,刘岩,
申请(专利权)人:郭峰,
类型:发明
国别省市:山东,37
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