耦合催化阳极的制备及在均相/异相耦合催化DMFC中的应用制造技术

本发明专利技术涉及直接甲醇燃料电池技术，旨在提供一种耦合催化阳极的制备及在均相/异相耦合催化DMFC中的应用。包括：取碳载钯或碳载钯基合金，利用PTFE粘合在疏水碳纸上形成表面具有疏水催化层的疏水电极，并以疏水碳纸作为气体扩散层；将碳载钯基合金与Nafion液混合涂覆在亲水碳纸上，形成表面具有亲水催化层的亲水电极，并以亲水碳纸作为液体扩散层；以Nafion溶液为粘结剂，依次叠加粘合亲水电极、亲水‑疏水两性碳纸与疏水电极形成三明治结构；压制得到用于DMFC的耦合催化阳极。本发明专利技术能有效避免CO<subgt;2</subgt;对燃料和均相催化剂在扩散层和催化层的迁移产生干扰，降低阳极阻抗；尾气排放更安全，降低成本，便于操作，提高了甲醇利用率和DMFC使用安全性，延长交换膜使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直接甲醇燃料电池技术，具体涉及一种耦合催化阳极的制备及在均相/异相耦合催化dmfc中的应用。

技术介绍

1、燃料电池将燃料的化学能直接高效地转变为电能，是过程清洁、环境友好、用途广泛的理想发电技术之一。其中，直接液体燃料电池(dlfc)系统简单，使用的液体燃料具有很高的体积和重量能量密度且储运安全便利，在电动运载工具、移动电源以及分布式电站等方面具有极大的发展前途。

2、直接甲醇燃料电池(dmfc)是最具代表性的dlfc。就直接甲醇燃料电池而言，传统的阳极异相催化剂反应活性低且极易使催化剂中毒，造成电池性能的低下。

3、以碳载铂催化剂为例，甲醇在铂上的电化学氧化由多个基元反应构成：

4、

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6、

7、

8、

9、综合反应：ch3oh+h2o→co2+6h++6e-(6)

10、直接甲醇燃料电池性能低下的主要原因之一在于甲醇电化学氧化的中间产物co吸附在铂的活性位上，难以进一步被氧化。催化剂催化能力决定电极反应速率，而助催化剂是强化催本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于直接甲醇燃料电池的耦合催化阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液和全氟磺酸树脂溶液的质量百分比含量均为5wt％；疏水催化层与亲水催化层中所含阳极催化剂的质量比为1:2；所述碱液为6～12M的KOH溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极催化剂中的钯基合金，是指金属钯与周期表中VIII族及IB族过渡金属元素M组成的合金；所述过渡金属元素M是Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pt及Cu、Ag、Au中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述...

【技术特征摘要】

1.一种用于直接甲醇燃料电池的耦合催化阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液和全氟磺酸树脂溶液的质量百分比含量均为5wt％；疏水催化层与亲水催化层中所含阳极催化剂的质量比为1:2；所述碱液为6～12m的koh溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极催化剂中的钯基合金，是指金属钯与周期表中viii族及ib族过渡金属元素m组成的合金；所述过渡金属元素m是fe、co、ni、ru、rh、pt及cu、ag、au中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述碳载钯或碳载钯基合金中，金属的含量为5～30wt％；在所述耦合催化阳极中，金属担载量为1～10mg/cm2。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳载钯基合金通过共沉积的方法制备得到，具体包括：

6.利用权利要求1所述耦合催化阳极制备dmfc膜电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述阴极中的pt担载量为1～10mg/cm2。

8.一种均相/异相耦合催化的直接甲醇燃料电池，其特征在于，具有由阴极板、阴极密封圈、膜电极、阳极密封圈和阳极板依次布置的多层结构，在阴极板和阳极板的内侧刻有流路以形成流场，用于隔离反应物质的膜电极与阳极板、阴极板之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宾虹，施启源，李洲鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：