硼氢化钠燃料电池氮掺杂石墨烯载过渡金属阴极生产技术

摘要

本发明提供一种制备直接硼氢化钠燃料电池用氮掺杂石墨烯载过渡金属阴极的工业生产技术。该技术包括石墨烯的制备、过渡金属的负载和氮掺杂的原位处理、阴极和膜组件的制备等过程。使用本发明提供的技术可以实现石墨烯片层的可控生长和阴极的连续生产。显著简化了燃料电池阴极的制作流程，对促进燃料电池实用化具有重要意义。

主权项

一种氮掺杂石墨烯载过渡金属阴极的工业生产技术，包括如下步骤：1) 在密闭的可抽真空和通气氛的安装有电动收卷放卷装置的容器中，将泡沫镍和碳布双层卷放在左侧转轴，抽出泡沫镍和碳布一头穿过中间反应区固定于右侧收卷机构；将反应装置抽真空至10‑2 Pa并充氮气再抽真空，反复数次使反应器内氧气残余量小于10‑4 Pa；将中间反应区温度升至1050 oC，开始通入甲烷和氮气混合气体，同时开动右侧传动收卷机构使泡沫镍和碳布连续通过中间反应区，使泡沫镍表面生长有石墨烯；当泡沫镍和碳布完全收卷于右侧后停止加热和通气，使反应器内温度降低至100 oC以下后打开反应器取出泡沫镍和碳布双层卷；2) 将步骤1)所获得的双层卷连续通过腐蚀液槽和过渡金属盐溶液槽并保持泡沫镍层在碳布层上方，使得泡沫镍溶解且石墨烯网络中间吸附过渡金属盐；3) 将步骤2)所获得的碳布卷在60 oC烘干后再次装入步骤1)所述的反应器，抽真空至10 Pa并充氮气再抽真空，反复数次使反应器内氧气残余量小于10 Pa；将反应区温度升至900~1050 oC，开始通入氨气和氮气混合气体，同时开动收卷机构使碳布卷连续通过中间反应区，当反应器内温度降低至100 oC以下后打开反应器取出碳布卷；4) 将步骤3)所获得的碳布卷裁剪为合适尺寸作为阴极，与阳极、电解质膜制作成膜组件。