[发明专利]一种应用于燃料电池的复合电极板及制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于燃料电池的复合电极板及制备方法，该方法具体步骤为：将氧化石墨烯薄膜通过循环伏安法还原处理，得到还原氧化石墨烯层；将催化剂、添加剂、粘结剂和导电聚合物以9:1:(1～1.2):(1.8～2)的质量比混合均匀后，得到催化胶料；通过催化胶料将所述还原氧化石墨烯层与金属基板粘接，得到复合电极板。本发明中通过催化胶料将还原氧化石墨烯层与金属基板粘接的方式形成复合电极板，在保证电极催化效果的基础上，使铂的用量大大降低，并使电极的功率特性得到提升，有利于商业化大规模生产应用。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别是一种应用于燃料电池的复合电极板及制备方法。

背景技术

燃料电池是将外部导入燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，具有发电效率高、环境污染小、比能量高、燃料范围广等优势，特别是作为民用机动车的动力源和便携式电子器件的动力源，具有很好的市场前景。燃料电池主要包括两电极和隔膜，由于燃料电池的氧化还原反应主要发生在电极附近，所述电极对燃料电池的氧化还原反应的催化效果将直接影响反应速率，进而对燃料电池的性能造成影响。现有技术中通常使用纯度较高的铂金等重金属作为电极材料，其优势在于，这类金属具有优异的导电性能以及良好的物化稳定性，在对如氢氧燃料电池的氧化还原反应的催化过程中，也表现出较好的催化效果；但其缺点在于，铂金等催化效果优秀的重金属往往价格十分高昂，不利于商业化大规模生产，这就需要提出一种新的电极材料用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种应用于燃料电池的复合电极板及制备方法，用于解决现有技术中铂电极价格高昂，不利于商业化大规模生产的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的第一解决方案为：提供一种应用于燃料电池的复合电极板制备方法，具体步骤为：将氧化石墨烯薄膜通过循环伏安法还原处理，得到还原氧化石墨烯层；将催化剂、添加剂、粘结剂和导电聚合物以9:1:(1～1.2):(1.8～2)的质量比混合均匀后，得到催化胶料；通过催化胶料将还原氧化石墨烯层与金属基板粘接，得到复合电极板。

优选的，将氧化石墨烯薄膜通过循环伏安法还原处理的步骤具体为：将氧化石墨烯作为电极，金属片作为集流体，电极之间用隔膜分隔，以氢氧化钠水溶液为电解液，压合组装；组装完成后采用电化学工作站以循环伏安法还原处理，扫速为3mV/s～5mV/s，在-2V～+2V的电压区间内还原24h～36h，还原后取出电极，经清洗干燥后得到还原氧化石墨烯层。

优选的，催化剂包括阳极催化剂和阴极催化剂，阳极催化剂为铂钌黑，阴极催化剂为铂黑。

优选的，添加剂包括氧化铝和磷钼酸，且氧化铝与磷钼酸的质量比为(480～500):1。

优选的，粘结剂为醋酸纤维素、环氧化聚丁二烯树脂和聚乙烯醇，且醋酸纤维素、环氧化聚丁二烯树脂和聚乙烯醇的质量比为1:(1～1.2):(1.8～2)。

优选的，导电聚合物为聚苯胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚并苯，且聚苯胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚并苯的质量比为1：(1～1.3)：(1.2～1.5)。

优选的，金属基板为掺铬的铜片，且掺铬的质量占金属基板质量的10％～20％。

为解决上述技术问题，本发明提供的第二解决方案为：提供一种应用于燃料电池的复合电极板，应用于燃料电池的复合电极板由前述第一解决方案中任一应用于燃料电池的复合电极板制备方法制备得到。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过催化胶料将还原氧化石墨烯层与金属基板粘接的方式形成复合电极板，在保证电极催化效果的基础上，使铂的用量大大降低，并使电极的功率特性得到提升，有利于商业化大规模生产应用。

附图说明

图1是本发明中应用于燃料电池的复合电极板制备方法一实施方式的流程示意图。