[发明专利]一种金属/海水阴极批量制备方法

说明书

一种金属/海水阴极批量制备方法，包括泡沫镍基底和浸渍槽两部分构成，所述浸渍槽内上端的左右二侧及下部设置有导向辊轴、搅拌装置、导气管；本发明避免了静置浸渍法过程中催化剂在电极表面分布不均的问题，制备且实现浸渍与氧化同步进行，提高电极性能以及制备效率，工艺灵活有效，同时解决了金属/海水阴极电极批量制备过程中各工艺整合的难题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种金属/海水阴极的批量制备方法。

背景技术

我国是一个拥有丰富海洋资源的国家，海域辽阔，海岸线绵长，大岛屿数量众多,岛屿总面积大，涵盖了热带、亚热带、温带等多种多样的海洋资源。海洋资源的探测、开发与利用需要先进的海洋装备，尤其是可以深入海洋或者需要长期在海洋环境中工作的海洋探测器。探测海洋，开发海洋，利用海洋，先进的海洋科研设备的供能和通信是研究的难点与重点，其中海洋能源供给更是重中之重。目前，在海洋上工作的设备、设施等的主要能量来源类型为化石能(石油、天然气)、新能源(风能、太阳能)和核能等。然而在广袤的大洋中，上述供能方式会受到非常大的制约，这就大大限制了对海洋资源的开发。

金属/海水燃料电池是一种包括金属合金阳极、催化反应阴极，以海水为电解质，金属合金作为燃料的电池。结构上，金属/海水燃料电池最大的优势在于电解液不必随电池携带，放入海水中即可进行反应而放电。此外，金属/海水燃料电池还有如下优势：(1)由于流动的海水作为电解液，避免了反应产物在电极附近的大量富集，因此可以减轻产物对电极造成的极化；(2)流动的海水也可带走电池内部的热量，有效的降低由于温度过高对于电极反应的影响(3)结构简单、材料廉价、性价比高、质量轻、单位能量密度高、安全性高；(4)通过流道的设计，可以有效的控制电池的浮力。综上所述，金属/海水燃料电池更适合用于水下设备的供电。

催化反应电极是金属/海水燃料电池的关键部件之一，其基底材料、催化剂的催化活性直接影响着电池的放电性能。目前金属/海水燃料电池电极的制备方法常采用逐片静态浸渍法，该方法是将一定面积的基底材料逐片放进各自的浸渍槽内，静置一定的时间后取出。由于浸渍法需要逐片浸渍，反复更换浸渍液，且由于浸渍液静止，导致浸渍不均匀的现象，比较费时费力，因此无法实现大批量的连续制备。且在浸渍过程中在氧化的环境中更容易形成镍氢氧化物等助催化剂，更有利于提高电极的性能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，发明了一种批量连续的制备工艺，尤其是在浸渍过程中采取一体化浸渍法制备出催化活性高、催化剂分布均匀的金属/海水燃料电池阴极。本发明采用以下技术方案来实现：

一种金属/海水阴极批量制备方法，由泡沫镍基底(1)经一体化浸渍槽(2)浸渍后得到；一体化浸渍槽(2)上端的左右二侧分别设有导向辊轴，于一体化浸渍槽(2)下部设有N个导向辊轴，N为大于等于1的整数；于一体化浸渍槽(2)内装填有浸渍液；泡沫镍卷材穿基底(1)依次绕经一体化清洗槽(2)内的导向辊轴于槽内装填的浸渍液中进行浸渍与氧化处理。

于一体化浸渍槽(2)内的底部设有搅拌设备(3)；所述搅拌设备(3)包括置于一体化浸渍槽(2)内的底部的搅拌浆或磁子，以及与搅拌浆传动连接的电机或磁力搅拌器。

于一体化浸渍槽(2)内的底部设有导气装置(4)；所述导气装置(4)包括置于一体化浸渍槽(2)内的导气管，以及与导气管连接的气源。

于一体化浸渍槽(2)上部或上方设有N－1个导向辊轴或N－2个导向辊轴。

基底经辊轴进入浸渍槽内，槽内有一定量浓度催化剂的浸渍液，且通过浸渍槽底部的搅拌装置，使得基底在浸渍过程中浸渍液处于动态；通过浸渍槽底部的导气装置，使得基底在浸渍过程中浸渍液处于气体饱和状态，基底在浸渍槽内的停留一定时间后，经辊轴离开一体化浸渍槽，待用。

所述的浸渍液中的催化剂为钨酸钠、锑酸钠、氯化铋的一种或两种以上；浸渍液中催化剂的浓度为1～50mg/mL。