用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极及其制备方法

摘要

本发明属于生物质碱性燃料电池技术领域，公开了一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极及其制备方法，该光催化阳极采用不锈钢网作为集电体，PTFE为粘结剂，活性炭负载POM/钛为催化剂，采用辊压法制备载POM/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

一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极，该光催化阳极的集电体采用不锈钢网，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)将不锈钢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/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/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)预处理过的不锈钢网两侧，辊压固定成总厚度为1～1.4mm复合层，并放于马弗炉中煅烧，即可制得载POM/钛‑活性炭‑PTFE复合光阳极。