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催化剂载体在单电池组装中的应用
时间:2018-1-20,点击:0

   由于阳极侧为碱性NaBH4溶液,因此DBFC结构与PEMFC及DMFC有较大的差异,阴极由气体扩散层与催化剂层组成,阳极仅有催化剂载体层,中间为隔膜。催化剂载体研究人员参考了锌等碱性金属空气电池相关工艺,结合DBFC特点,采用了催化剂层、气体扩散层单独成膜,再压合的方式组装单电池,如图1所示。

图1 单电池组装示意图

  阴极气体扩散层的制备:按1∶1的质量比称取乙炔黑和活性炭粉末,研磨使之充分混合,加入百分之二十PTFE为粘合剂,然后加入无水乙醇搅拌直至成团,反复碾压,擀成膜状,厚度约为0.2毫米,将擀压好的气体扩散层置于烘箱中,80摄氏度烘干后,按所需尺寸裁剪,备用。

  阴极催化剂层的制备:按1∶1的质量比称取银/乙炔黑和银/活性炭催化剂载体粉末,加入百分之五PTFE为粘合剂,方法同上,膜厚度约为0.15毫米。

  阳极催化剂层的制备:按1∶1的质量比称取铜/碳催化剂和预先筛选好的100目无水硫酸钠(造孔剂)粉末,加入百分之五PTFE为粘合剂,方法同上,膜厚度约为0.15毫米。

  电池阴极板的制备:采用泡沫镍为集流体,软石墨板为外框,将泡沫镍+气体扩散层+阴极催化层压合后,再与软石墨外框压合,组成电池阴极板。

  电池阳极板的制备:方法同上,将软石墨外框、泡沫镍、阳极催化剂载体层压合后,再在去离子水中煮沸一小时,两次,去除无水硫酸钠造孔剂,烘干后得到电池阳极板。

  Nafion115膜的预处理:首先在百分之五H2O2溶液中,80摄氏度煮沸一小时,然后以去离子水反复洗涤,再煮沸一小时,重复洗涤和煮沸一次,接下来在0.5mol/L H2SO4中煮沸一小时,最后在去离子水中洗涤、煮沸一小时,重复洗涤和煮沸一次,置于去离子水中保存,备用。

  单电池组装:催化剂载体厂家发现将Nafion115膜放在正负两极板之间,在10MPa下冷压1分钟,制得膜电极,再以磨具夹紧,组成DBFC单池。单电池有效膜电极面积为5cm²。

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