本实用新型专利技术公开了一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，燃料电池的电堆装置包括燃料电池电堆和底座，电堆装置还包括两个相对设置的直流电磁铁；燃料电池电堆由若干单体燃料电池堆叠而成，单体燃料电池包括位于中间的聚合物涂层、位于聚合物涂层两侧的铂基磁性多元截角八面体催化剂涂层、位于铂基磁性多元截角八面体催化剂涂层外侧的气体扩散层、以及位于气体扩散层外侧的阴极和阳极；底座上相对设置有两个直流电磁铁和位于两个直流电磁铁之间的燃料电池电堆。本实用新型专利技术将电流可控的直流电磁铁装配在燃料电池装置外部，为燃料电池提供外磁场，改变铂基磁性多元截角八面体催化剂的反应过程，增强燃料电池性能。增强燃料电池性能。增强燃料电池性能。
【技术实现步骤摘要】
一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置
[0001]本技术涉及燃料电池系统及核心零部件
，具体是涉及一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置。
技术介绍
[0002]燃料电池是新能源汽车动力的核心，提升燃料电池的能量输出效率和稳定性是推广应用的前提，其中，关键点在于负载催化剂的电极催化反应机制的改善与反应装置的设计。催化反应涉及催化剂、燃料、空气和溶液，当前多采用商业化碳负载单质铂催化剂作为燃料电池系统阳极，通过控制颗粒尺寸、负载量、晶面等工艺提升催化剂活性。
[0003]然而，商业铂碳催化剂不够优良的活性和稳定性仍然制约燃料电池的成本和广泛应用。处于实验室阶段的多元金属催化剂虽然能够提高催化活性，但是原理仅局限在用其他元素调控铂的电子结构，忽略另一重要因素磁性，而磁性可调节的范围广泛，不仅包括催化剂本身从顺磁、超顺磁、铁磁、反铁磁和抗磁状态的转变，还包括大小可调的外加磁场，此外温度对磁性也有大幅影响。将磁性纳入催化剂设计因素将有潜力大幅改善催化剂性能。
[0004]专利CN106784903A公开了一种用于燃料电池催化剂的铂-过渡金属合金纳米晶的制备方法，包括如下步骤：S1、将铂前驱体、过渡金属前驱、苯甲酸溶于N-N二甲基甲酰胺中形成前驱体混合溶液；S2、将所述前驱体混合溶液置于微波电磁场中，通过微波作用于所述前驱体混合溶液均匀加热反应后，得到八面体形貌的铂-过渡金属合金纳米晶。利用微波具有波粒二象性，能够迅速均匀并选择性加热的特性，对反应物在反应过程中持续加热，有效的加速了反应时间，缩短了反应周期。相对传统合成工艺来说，合成周期缩小了近十倍，极大了提高了反应效率。但是没有对催化剂样品的磁性进行调控。
[0005]因此，为实现磁性对燃料电池性能的提升，关键是选择具有特定磁性和晶体结构的多元金属催化剂，并将磁场发生装置纳入燃料电池系统辅件中。
技术实现思路
[0006]针对上述存在的问题本技术提供了一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置。
[0007]本技术的技术方案是：
[0008]一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，该电堆装置包括燃料电池电堆和底座，所述电堆装置还包括两个相对设置的直流电磁铁；
[0009]燃料电池电堆，所述燃料电池电堆由若干单体燃料电池串联堆叠而成，所述单体燃料电池包括位于中间的聚合物涂层、位于所述聚合物涂层两侧的铂基磁性多元截角八面体催化剂涂层、位于所述铂基磁性多元截角八面体催化剂涂层外侧的气体扩散层、以及位于所述气体扩散层外侧的阴极和阳极；
[0010]所述底座相对设置有两个直流电磁铁和位于两个所述直流电磁铁之间的所述燃料电池电堆；
[0011]所述直流电磁铁包括线圈和极头；
[0012]所述燃料电池电堆与两个所述极头间的距离L为3mm-8mm。
[0013]进一步地，所述底座上设有调节燃料电池电堆温度的温度调节装置。
[0014]进一步地，所述温度调节装置包括半导体制冷部件和加温部件，所述半导体制冷部件和加温部件配合调节所述燃料电池电堆的温度，所述半导体制冷部件和加温部件配合调节的温度为-20℃~120℃之间。
[0015]进一步地，所述极头处设有用于对所述极头进行冷却的冷却装置。
[0016]进一步地，所述底座包括U型支架和固定装置，所述U型支架的两侧内壁均设有所述直流电磁铁，所述固定装置上设有温度调节装置和所述燃料电池电堆。
[0017]优选地，所述聚合物涂层为PEM涂层。
[0018]进一步地，所述直流电磁铁的中心磁场为10-4T~1T。
[0019]优选地，所述直流电磁铁的中心磁场为0.01T~0.5T。
[0020]进一步地，所述燃料电池电堆由若干单体燃料电池通过堆叠装置串联堆叠而成，所述堆叠装置为两组且对称设置在所述底座上，堆叠装置包括与底座固定连接的支杆、与所述支杆固定连接的滑轨以及与所述滑轨滑动连接的固定部，所述滑轨的起始端设有固定板。
[0021]进一步地，所述固定部上固定有驱动装置，所述驱动装置上固定有第一压板和第二压板，所述驱动装置驱动所述第一压板和第二压板运动并抵压于所述单体燃料电池上，并且所述第一压板和第二压板的运动方向相交。
[0022]本技术的有益效果是：
[0023]（1）本技术涉及一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，通过给燃料电池电堆增配直流电磁铁的设计，搭配上具有合适磁性与性能的铂基磁性多元截角八面体催化剂，并控制磁场大小，以及直流电磁铁与燃料电池电堆的间距，能够方便有效地提升燃料电池电堆的性能与稳定性。
[0024]本技术的堆叠装置能够与电堆装置相互配合并快速高效地进行燃料电池的堆叠，提高了效率，节省了工作时间。
附图说明
[0025]图1是本技术实施例1的电堆装置整体结构示意图；
[0026]图2是本技术实施例2的电堆装置俯视图；
[0027]图3是本技术实施例2的电堆装置整体结构示意图；
[0028]图4是本技术实施例2的电堆装置中固定部外侧结构示意图；
[0029]图5是本技术实施例2的电堆装置中固定部内侧结构示意图；
[0030]图6是本技术实施例2的电堆装置中滑轨结构示意图；
[0031]图7是本技术实施例2中电堆装置限位部对接状态下的横向剖面图；
[0032]图8是本技术实施例2中电堆装置限位部脱离状态下的横向剖面图；
[0033]图9是本技术的单体燃料电池单电池结构示意图；
[0034]图10是本技术实施例1中制备铂基磁性多元纳米颗粒催化剂的强磁场高温反应装置图；
[0035]图11是本技术实施例1中制备的铂基磁性多元纳米颗粒催化剂的形貌模型
8mm，可以保证本实施例的燃料电池电堆2在通过磁场增加电流提升率的同时，兼并良好的散热性能，以及较低的能量损耗等特点。
[0046]本实施例还提供一种电堆装置的制造方法，包括以下步骤：
[0047]S1：制备铂基磁性多元纳米颗粒，铂基磁性多元纳米颗粒可以包括球形、立方体、截角八面体、核壳结构、空心结构、枝状结构，
[0048]S1-1：将铂盐、磁性元素盐类化合物与表面活性剂分散在二甲基甲酰胺溶剂中得到混合溶液，均匀搅拌混合溶液，常温下进行超声波处理直至混合溶液澄清，铂盐包括乙酰丙酮铂、羰基铂、氯铂酸钾和氯亚铂酸钾，磁性元素包括铬、锰、铁、钴和镍，其中不同种类的元素成分可以表示为二元、三元或四元等，磁性元素盐类化合物包括乙酰丙酮铬、乙酰丙酮锰、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴和乙酰丙酮镍，磁性元素盐类化合物与铂盐的质量比为1:5；
[0049]S1-2：将混合溶液转移到反应釜中，如图10所示，密封反应釜并将其置于强磁场高温炉内部的旋转底座上，旋转底座为发条式旋转底座7，发条式旋转底座7为市售发条式旋转底座并对其进行外形结构调整以适配上述装置，发条式旋转底座7的具体尺寸为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，该电堆装置包括燃料电池电堆和底座，其特征在于，所述电堆装置还包括两个相对设置的直流电磁铁；所述燃料电池电堆（2）由若干单体燃料电池堆叠而成，所述单体燃料电池包括位于中间的聚合物涂层（21）、位于所述聚合物涂层（21）两侧的铂基磁性多元截角八面体催化剂涂层（22）、位于所述铂基磁性多元截角八面体催化剂涂层（22）外侧的气体扩散层（23）、以及位于所述气体扩散层（23）外侧的阴极和阳极；所述底座上相对设置有两个直流电磁铁和位于两个所述直流电磁铁之间的所述燃料电池电堆（2）；所述直流电磁铁包括线圈（11）和极头（12）；所述燃料电池电堆（2）与两个所述极头（12）间的距离L为3mm-8mm。2.根据权利要求1所述的一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，其特征在于，所述底座上设有调节燃料电池电堆（2）温度的温度调节装置（31）。3.根据权利要求2所述的一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，其特征在于，所述温度调节装置（31）包括半导体制冷部件和加温部件，所述半导体制冷部件和加温部件配合调节所述燃料电池电堆（2）的温度，所述半导体制冷部件和加温部件配合调节的温度为-20℃~120℃之间。4.根据权利要求1所述的一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，其特征在于，所述极头（12）处设有用于对所述极头（12）进行冷却的冷却装置。5.根据权利要求1所述的一种磁场调控铂基燃料电池的电堆装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：王守国，王轶，朱梦媛，张静言，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：新型
国别省市：
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