燃料电池复合电极的制备方法及其测试装置

摘要

本发明公开了一种燃料电池复合电极的制备方法及其测试装置。它的步骤如下：在裁成30mm*50mm大小的碳纸或薄泡沫镍的矩形基板上，分别制备单壁或多壁碳纳米管膜制成复合电极。以石墨棒或石墨板为阳极，复合电极为阴极，将金属催化剂Pt、Pd、Mo、Ni、Co、Y、Sn中的一种或多种按照顺序先后镀覆在复合电极的表面，镀覆时间为5s～50s，电镀过程中的温度控制在40度，在复合电极表面的单壁或多壁碳纳米管膜上镀覆催化剂层，金属催化剂的粒径为5nm～5μm。本发明采用电弧放电法制备的单壁碳纳米管超薄薄膜和将CVD法制备的多壁碳纳米管利用丝网印刷制成的薄膜，这两种膜具有超大表面积和导电特性，适合高效担载金属催化剂。

主权项

一种燃料电池复合电极的制备方法，其特征在于它的步骤如下：1）将碳纸或压薄的泡沫镍裁成若干组30mm*50mm大小的矩形基板，利用电弧放电法将单壁碳纳米管直接合成在基板上制成复合电极，并用酒精进行处理；或者利用丝网印刷法将多壁碳纳米管印刷在基板上制成复合电极；2）复合电极在0.5V～5V的直流电压下进行电镀，电镀溶液为含有作为金属催化剂的Pt、Pd、Mo、Ni、Co、Y、Sn中的多种金属的硫酸盐或硝酸盐溶液，阳极为石墨棒或石墨板，阴极为以碳纸或薄泡沫镍基板分别和单壁或多壁碳纳米管组成的复合电极，镀覆时间为5s～50s，电镀过程中的温度控制在40℃，在复合电极的单壁或多壁碳纳米管膜上镀覆催化剂层，金属催化剂的粒径为5nm～5μm；所述的Pt、Pd、Mo、Ni、Co、Y、Sn中的多种金属的硫酸盐或硝酸盐镀覆后形成催化剂层的组成为：Pt/Ni、Pt/Ni/Y、Pt/Ni/Co 、Pt/Ni/Mo、Pt/Mo/Co、Pt/Ni/Sn、Pd/Ni、Pd/Ni/Mo、Pd/Ni/Y、Pd/Ni/Co、Pd/Mo/Co 、Pd/Ni/Sn。2.一种燃料电池复合电极测试装置，其特征在于包括上电极固定金属板（1）、上石墨电极板（2）、上复合电极（3）、质子交换膜（4）、下复合电极（5）、下石墨电极板（6）、下电极固定金属板（7）、氧气进气管（8）、氧气排气管（9）、催化剂层（10）、电压表（11）、氢气排气管（12）、氢气进气管（13）、支架（14）、手动控制升降阀（15）、热电偶（16）、恒温控水槽（17）、温控加热器（18）、氢气加湿器出气管（19）、氢气加湿器（20）、氧气加湿器（21）、氢气流量计出气管（22）、氢气流量计（23）、氢气流量计进气管（24）、氧气流量计进气管（25）、氧气流量计（26）、氧气流量计出气管（27）、氧气加湿器进气管（28）、氧气加湿器出气管（29）、氢气加湿器进气管（30）、气槽（31）；所述上复合电极（3）、下复合电极（5）为根据权利要求1所述的一种燃料电池复合电极的制备方法制得的复合电极，支架（14）内从下到上依次设有下电极固定金属板（7）、下石墨电极板（6）、下复合电极（5）、质子交换膜（4）、上复合电极（3）、上石墨电极板（2）、上电极固定金属板（1），下电极固定金属板（7）上设有氧气进气管（8）、氧气排气管（9），上电极固定金属板（2）上设有氢气排气管（12）、氢气进气管（13），上电极固定金属板（1）上方设有手动控制升降阀（15），恒温控水槽（17）内放置有氢气加湿器（20）和氧气加湿器（21），恒温控水槽（17）下设有温控加热器（18），氢气瓶与氢气流量计（23）的进气管（24）相连，氢气流量计出气管（22）与氢气加湿器进气管（30）进口相连，氢气加湿器的出气管（19）与氢气进气管（13）相连，氧气瓶与氧气流量计进气管（25）相连，氧气流量计出气管（27）与氧气加湿器进气管（28）相连，氧气加湿器出气管（29）与氧气进气管（8）相连，电压表（11）的正负极分别与下电极固定金属板（7）和上电极固定金属板（1）相连。