[发明专利]用于原位拉曼光谱测试的质子交换膜燃料电池阴极结构及测试方法

摘要

本发明公开了一种用于原位拉曼光谱测试的质子交换膜燃料电池的阴极结构，该阴极结构包括质子交换膜、催化剂层以及金属网状集流体；其中催化剂层涂覆于质子交换膜表面，金属网状集流体压贴在催化剂层上；金属网状集流体为多孔网状结构，可以是金网、不锈钢网、镍网或银网。本发明还公开了应用该阴极结构进行质子交换膜燃料电池阴极催化反应的原位拉曼光谱测试方法。本发明解决了传统质子交换膜燃料电池的电极结构无法实现原位拉曼光谱测试的技术问题；通过原位拉曼光谱测试，实现原位地、实时地获得阴极催化反应信息；且本发明的阴极结构能够进行Fe、Co、Ni、Pt、Au等各种催化剂的原位拉曼测试。

主权项

质子交换膜燃料电池阴极催化反应的原位拉曼光谱测试方法，所述质子交换膜燃料电池包括阴极结构，其阴极结构包括呈多孔网状结构的金属网状集流体，用于催化剂层的支撑层、阴极电极物质的通道层；其特征在于所述测试方法的步骤包括：1)将催化剂和Nafion溶液混合调浆并涂覆于质子交换膜上，干燥，形成催化剂层；2)将金属网状集流体压在催化剂层上；金属网状集流体作为催化剂层的支撑层以及电极物质的通道层；3)在金属网状集流体另一侧压上绝缘垫圈和夹板，并与所述质子交换膜燃料电池的阳极夹板固定，装配为待原位拉曼光谱测试的质子交换膜燃料电池主体；4)将步骤3)所述电池主体固定在原位拉曼测试平台，调节激光光斑，使激光光斑通过金属网状集流体聚焦于催化剂层；通入燃料并接上电子负载，进行恒电流放电；在电池恒电流放电时采集拉曼光谱；从而获得催化剂在催化反应过程的原位拉曼光谱谱线。