基于膜电极的可见光光催化燃料电池及其制备方法与流程

文档序号:11810628阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于膜电极的可见光光催化燃料电池,包括阳极流道板(3)、质子交换膜(7)和阴极集流板(10);其特征在于:质子交换膜(7)的阳极侧热压有阳极碳纸(6),阳极碳纸(6)上与阳极流道板(3)相接触面涂覆有阳极催化剂层(5);质子交换膜(7)的阴极侧热压有阴极碳纸(8),阴极碳纸(8)上与阴极集流板(10)相接触面涂覆有阴极催化层;阳极流道板(3)设置有微流道(13),微流道的两端分别与进液口(1)和出液口(12)相连通;阳极流道板(3)的外侧设置有阳极端板;阴极集流板(10)上设置有光通道(14);阴极集流板(10)的外侧设置有阴极端板(11)。

2.根据权利要求1所述的基于膜电极的可见光光催化燃料电池,其特征在于:阳极催化剂层(5)为硫化镉-硫化锌-二氧化钛复合催化剂。

3.根据权利要求1或2所述的基于膜电极的可见光光催化燃料电池,其特征在于:阴极催化层为铂-碳催化层。

4.根据权利要求1或2所述的基于膜电极的可见光光催化燃料电池,其特征在于:在阳极流道板(3)与阳极碳纸(6)之间以及在阴极碳纸(8)和阴极集流板(10)设置有硅胶垫片(4)。

5.如权利要求1所述的基于膜电极的可见光光催化燃料电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

一、制备膜电极:

(一)、制作阳极:

A1、将二氧化钛纳米颗粒加入去离子水与乙酰丙酮混合液中,并磁力搅拌均匀;

B1、将聚乙二醇辛基苯基醚分散剂加入步骤A1得到的混合液中;

C1、再将聚乙烯乙二醇加入步骤B1得到的混合液,磁力搅拌混合均匀;

D1、用乙醇稀释步骤C1得到的混合溶液,再用喷枪喷涂在阳极碳纸上,使二氧化钛的载量为2~3mg/cm2

E1、将喷涂有阴极催化的阳极碳纸放入管式炉中烧结;

F1、将煅烧后的阳极碳纸在的镉盐溶液中浸泡,之后用蒸馏水洗净,再用氮气干燥;

G1、再将阳极碳纸浸入硫化钠溶液,之后用蒸馏水洗净,再用氮气干燥;

H1、将阳极碳纸放入管式炉中烧结;

(二)、制作阴极:

A2、将铂黑与全氟磺酸溶液加入到异丙醇与蒸馏水的混合溶液中;B2、将混合物超声搅拌后,喷涂于阴极碳纸带有碳粉的整平层一侧,再烘干;

C2、重复B2步直至铂-碳的载量为:0.8~1mg/cm2

(三)、膜电极热压

A3、将质子交换膜蒸馏水中浸泡;

B3、在阳极碳纸的非催化层面和阴极碳纸的催化层面分别喷涂全氟磺酸溶液,再烘干;重复该步骤,直至全氟磺酸载量为0.3~0.5mg/cm2

C3、将阳极碳纸、质子交换膜、阴极碳纸依次叠放,并用铝箔纸将之包裹住;且阳极碳纸(6)的非催化层面与质子交换膜的一面接触,阴极碳纸的催化层面与质子交换膜的另一面接触;

D3、将热压机升温后,放入铝箔包裹的膜电极,进行热压;

二、单电池装配:将阳极端板、阳极流道板(3)、硅胶垫片、膜电极、 硅胶垫片、阴极集流板、阴极端板依次叠放,并用螺栓(15)固定;在所述阳极流道板(3)上设置有微流道(13),微流道的两端分别与进液口(1)和出液口(12)相连通;在所述阴极集流板(10)上设置有自呼吸孔(14)。

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