[发明专利]基于整体式碳质自呼吸阴极的无膜甲酸燃料电池制备方法

权利要求书

1.一种基于整体式碳质自呼吸阴极的无膜甲酸燃料电池制备方法；其特征在于：该方法包括如下步骤：

一、阴极制备：

步骤A、藻浆制备：

将蛋白核小球藻藻粉溶解于乙醇溶液中，在磁力搅拌器上充分搅拌，制成糊状藻浆；

步骤B、泡沫铁镍负载藻浆：

将裁剪好的泡沫铁镍完全浸入制成的糊状藻浆中，在超声波振荡器中超声振荡至泡沫铁镍内部被藻浆充满，干燥后使用热压机热压充满了藻浆的泡沫铁镍；

步骤C、阴极碳化：

将步骤B得到的负载了藻浆的泡沫铁镍置于高温管式电炉中氮气氛围下进行碳化；然后依次使用乙醇和稀盐酸进行浸泡清洗，之后使用去离子水反复清洗至溶液pH呈中性，再置于烘箱中进行干燥；

步骤D、阴极表面疏水处理：

将碳黑溶解于异丙醇溶液中，调制成浓稠状浆料；将调制好的碳黑浆料均匀喷涂在步骤C得到的已碳化的泡沫铁镍上，干燥之后，再用聚四氟乙烯溶液再次进行均匀喷涂，完成后置于烘箱中进行干燥，完成阴极制备；

二、阳极的制备：

采用反复沉积浸渍方法在石墨棒表层电镀钯催化层，完成阳极的制备；三、阳极活化：

将步骤二制备的阳极浸泡在硫酸溶液中，通过循环伏安法进行活化；

四、电池组装：

在电池盒（1）上设置燃料进出孔（9），燃料通过该燃料进出孔（9）进入电池盒的内腔（10）中；在电池盒（1）的右端面设置若干阳极安装孔，将步骤三得到的已经活化的阳极（2）通过阳极安装孔插入电池盒（1）的内腔（10）中；在电池盒（1）的前、后二侧分别设置阴极安装槽（6），该阴极安装槽（6）与电池盒的内腔（10）贯通，在阴极安装槽的内侧设置安装凸台（8），在阴极安装槽（6）内放置步骤一制备的阴极（5），并将阴极（5）固定在安装凸台（8）上，所述阴极（5）与钛片（7）连接，钛片（7）作为阴极输出端。

2.根据权利要求1所述的基于整体式碳质自呼吸阴极的无膜甲酸燃料电池制备方法，其特征在于：步骤C将步骤B得到的负载了藻浆的泡沫铁镍置于高温管式电炉中氮气氛围下进行碳化，具体方法为：将高温管式电炉以2.0～2.5 ℃/min的速率从常温升到300～350℃，再以8～10 ℃/min的速率升到900～950℃，并保持2～3 h，然后自然冷却。

3.根据权利要求1或2所述的基于整体式碳质自呼吸阴极的无膜甲酸燃料电池制备方法，其特征在于：步骤四中，将步骤三得到的已经活化的阳极（2）通过阳极安装孔插入电池盒（1）的内腔（10）中；并在阳极（2）的外端部套设铜管（3），使阳极（2）通过铜管（3）连接导线（4），以连接外部负载。

4.根据权利要求3所述的基于整体式碳质自呼吸阴极的无膜甲酸燃料电池制备方法，其特征在于：步骤二采用反复沉积浸渍方法在石墨棒表层电镀钯催化层，完成阳极的制备；具体为：通过电化学工作站，以经过清洗烘干的石墨棒为工作电极，铂网电极为对电极，银/氯化银电极为参比电极，置于质量分数为1%～2%的氯化钯溶液中，在石墨棒上施加0.0 Vvs. Ag/AgCl的恒电位进行电镀，之后将电镀后的石墨棒浸泡在质量分数为3%～5%的Nafion溶液中，取出并自然干燥，重复“电镀——浸泡——干燥”过程5～6次，完成阳极的制备。