[发明专利]U型液相反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应器，具体为一种在质子交换膜Nafion表面沉积Pt纳米粒子的U型液相反应器。

背景技术

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种新型的发电技术，在解决环境污染，实现能源利用高效和多元化等方面具有诱人的前景，欧美和日本等发达国家，以及中国、印度等发展中国家均对其开展了卓有成效的研究，相关技术已经接近商业应用。但同时，依然面临一些技术问题，其中问题之一就是高性能的质子交换膜燃料电池铂催化剂的研发。

常用的质子交换膜燃料电池铂催化剂的制备方法大多通过普通烧杯类的玻璃仪器进行浸泡沉积，此类玻璃仪器存在很多问题。由于催化剂Pt单质的还原过程容易团聚，在重力的作用下沉降到一个水平平面更加明显，分布不均匀，减少了电解质与催化剂的有效接触面积，提高了铂用量，增加了成本，浪费能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于在质子交换膜Nafion表面沉积Pt纳米粒子的U型液相反应器，该反应器能够克服催化剂Pt单质的还原过程容易团聚的问题。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种U型液相反应器，是由L形的玻璃瓶Ⅰ和L形的玻璃瓶Ⅱ组成，所述玻璃瓶Ⅰ下方的左侧设有连接口Ⅰ，连接口Ⅰ的外壁套有聚四氟塑料固定板Ⅰ，连接口Ⅰ的外壁与聚四氟塑料固定板Ⅰ之间还设有生料带Ⅰ；所述玻璃瓶Ⅱ下方的右侧设有连接口Ⅱ，连接口Ⅱ的外壁套有聚四氟塑料固定板Ⅱ，连接口Ⅱ的外壁与聚四氟塑料固定板Ⅱ之间还设有生料带Ⅱ，玻璃瓶Ⅱ下方的左侧设有出水口，出水口处还塞有胶皮塞；聚四氟塑料固定板Ⅰ和聚四氟塑料固定板Ⅱ通过螺丝固定在一起，在聚四氟塑料固定板Ⅰ和聚四氟塑料固定板Ⅱ之间设有增加密闭性的胶皮圈Ⅰ和胶皮圈Ⅱ，在胶皮圈Ⅰ和胶皮圈Ⅱ之间还设有nafion膜。

本发明的有益效果在于：在浓度差与渗透压的作用下，使在垂直方向的nafion膜两侧的Pt离子在nafion膜上还原成单质Pt。其单质Pt颗粒小分散性能好，并且团聚少，需要的Pt溶液浓度低，节省药品，降低成本。

附图说明

本发明有附图6幅，其中：

图1是本发明方法中U型液相反应器的结构示意图；

图2是U型液相反应器中聚四氟塑料固定板Ⅰ8.1的截面图；

图3是实施例1的pH值为11的nafion膜表面的20000倍扫描电镜图片；

图4为传统方法（通过普通烧杯类进行浸泡沉积）的Pt单质颗粒团聚的扫描电镜图片；

图5为传统方法（通过普通烧杯类进行浸泡沉积）的Pt单质颗粒团聚的扫描电镜图片；

图中：

1、玻璃瓶Ⅰ，2、玻璃瓶Ⅱ，3.1、胶皮圈Ⅰ，3.2、胶皮圈Ⅱ，4.1、生料带Ⅰ，4.2生料带Ⅱ,5、螺丝，6、nafion膜，7、胶皮塞，8.1、聚四氟塑料固定板，8.2聚四氟塑料固定板Ⅱ,9、出水口，10、连接口Ⅱ，11、连接口Ⅰ。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

一种U型液相反应器，是由L形的玻璃瓶Ⅰ1和L形的玻璃瓶Ⅱ2组成，所述玻璃瓶Ⅰ1下方的左侧设有连接口Ⅰ11，连接口Ⅰ11的外壁套有聚四氟塑料固定板Ⅰ8.1，连接口Ⅰ11的外壁与聚四氟塑料固定板Ⅰ8.1之间还设有生料带Ⅰ4.1；所述玻璃瓶Ⅱ2下方的右侧设有连接口Ⅱ10，连接口Ⅱ10的外壁套有聚四氟塑料固定板Ⅱ8.2，连接口Ⅱ10的外壁与聚四氟塑料固定板Ⅱ8.1之间还设有生料带Ⅱ4.2，玻璃瓶Ⅱ2下方的左侧设有出水口9，出水口9处还塞有胶皮塞7；聚四氟塑料固定板Ⅰ8.1和聚四氟塑料固定板Ⅱ8.2通过螺丝5固定在一起，在聚四氟塑料固定板Ⅰ8.1和聚四氟塑料固定板Ⅱ8.2之间设有增加密闭性的胶皮圈Ⅰ3.1和胶皮圈Ⅱ3.2，在胶皮圈Ⅰ3.1和胶皮圈Ⅱ3.2之间还设有nafion膜6。

实施例1

第一步前处理

首先使用前将nafion膜裁剪成合适（对应连接口大小）的尺寸，然后按照以下处理步骤对其进行预处理：①在3%的H₂O₂溶液中80℃恒温60min以除去膜材料中的有机杂质；②用去离子水冲洗干净后，在去离子水中80℃水浴处理10min；③用0.5mol/L H₂SO₄溶液80℃水浴处理1h；④用去离子水在80℃水浴处理1h。将处理好的Nafion膜置于去离子水中，在冰箱中2℃保存备用。所得处理后的nafion膜为无色透明膜。