CN104022289A - 一种直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极及制备方法 - Google Patents

一种直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了直接甲醇燃料电池纳米RuNi/TiO2纳米管电极及制备方法，产品由钛板阳极氧化先在表面形成纳米管，然后电镀沉积纳米RuNi合金而成。钛板阳极氧化焙烧后在钛板表面形成一薄层高比表面的TiO2纳米管，TiO2纳米管表面电镀沉积的RuNi合金能提高TiO2纳米管的导电性以及RuNi合金对TiO2的协同作用提高TiO2对甲醇的催化氧化性能，同时，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到RuNi/TiO2纳米管表面，并被深度氧化为最终产物CO2，可以提高催化剂的抗CO毒化能力，由于RuNi的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在RuNi/TiO2纳米管中量较小，因此可以大大降低催化剂的成本，RuNi/TiO2纳米管电极用作直接甲醇燃料电池阳极，可以提高电池性能。

Description

一种直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极及制备方法
技术领域
本发明涉及直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极及制备方法。
 
背景技术
直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell, DMFC）具有能耗少、能量密度高、甲醇来源丰富、价格便宜、系统简单、运行便捷和噪声低等优点，被认为是未来汽车动力和其它交通工具最有希望的化学电源，引起人们的广泛关注。DMFC最关键的材料之一是电极催化剂，它直接影响电池的性能、稳定性、使用寿命及制造成本。贵金属Pt在低温条件下（小于80℃）具有优异的催化性能，目前DMFC的电极催化剂均以Pt为主要成分，其中PtRu催化剂比纯Pt具有更强的抗CO中毒性能和更高的催化活性，被认为是目前DMFC最佳的催化剂，但是由于其价格昂贵、Ru易溶等缺陷，在DMFC中的利用率还达不到商业化的要求。人们进行了大量研究制备多元复合催化剂以提高其催化活性，提高抗CO毒化能力。TiO2掺杂如PtRuTiOX/C 和Au/TiO2PtRu催化剂或作为载体如PtNi/TiO2、PdAg/TiO2、PdNi/TiO2等，可以减少催化剂中贵金属Pt的用量或制备非铂催化剂，降低催化剂制造成本，提高催化性能和抗CO毒化能力，具有应用前景。RuNi/TiO2纳米管电极可作为传感器或直接甲醇燃料电池阳极，对甲醇具有良好的催化性能和抗CO毒化性能，还未见报道。
 
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用作直接甲醇燃料电池阳极，降低直接甲醇燃料电池催化剂成本，提高其催化活性和抗CO毒化能力的直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极及制备方法。
本发明的技术解决方案是：
本发明以钛板阳极氧化先在表面形成纳米管，然后电镀沉积纳米RuNi合金而成。钛板阳极氧化焙烧后在钛板表面形成一薄层高比表面的TiO2纳米管，TiO2纳米管表面电镀沉积的RuNi合金能提高TiO2纳米管的导电性以及RuNi合金对TiO2的协同作用提高TiO2对甲醇的催化氧化性能，同时，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到RuNi/TiO2纳米管表面，并被深度氧化为最终产物CO2，可以提高催化剂的抗CO毒化能力，由于RuNi的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在RuNi/TiO2纳米管中量较小，因此可以大大降低催化剂的成本，RuNi/TiO2纳米管电极用作直接甲醇燃料电池阳极，可以提高电池性能。
 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
（1）钛板的前处理：钛板用金相砂纸打磨，丙酮中超声除油15分钟，甲醇或乙醇清洗，1 mol/L的HF处理10分钟，二次蒸馏水超声清洗3次，烘干。
（2）TiO2纳米管/Ti的制备：将处理好的钛板在电解液中进行阳极氧化。电解液的组成：0.5%-1%的HF，1mol/L的H2SO4。电解电位20 V，电解时间30 分钟。电解完毕，去离子水洗涤，烘干，马弗炉中500-600 ℃ 焙烧3小时得TiO2纳米管/Ti。
（3）RuNi/TiO2纳米管电极的制备：将制备好的TiO2纳米管/Ti作为阴极进行电镀，镀液的体积为50 mL。电镀液的组成：
NiSO4·6H2O     250 g/L
RuCl3            1 g /L
H3BO3               20g/L
PH:              4.4
T:              室温
电流密度：       5 mA/cm2
 t:               30分钟
  电镀完毕，去离子水洗涤，烘干，得RuNi/TiO2纳米管电极。
实施例2：
（1）钛板的前处理：钛板用金相砂纸打磨，丙酮中超声除油15分钟，甲醇或乙醇清洗，1 mol/L的HF处理10分钟，二次蒸馏水超声清洗3次，烘干。
（2）TiO2纳米管/Ti的制备：将处理好的钛板在电解液中进行阳极氧化。电解液的组成：0.5%-1%的HF，1mol/L的H2SO4。电解电位20 V，电解时间120分钟。电解完毕，去离子水洗涤，烘干，马弗炉中500-600 ℃ 焙烧3小时得TiO2纳米管/Ti。
（3）RuNi/TiO2纳米管电极的制备：将制备好的TiO2纳米管/Ti作为阴极进行电镀，镀液的体积为50 mL。电镀液的组成：
NiSO4·6H2O        250 g/L
RuCl3                1 g/L
H3BO3                  20g/L
PH:                 4.4
T:              室温
电流密度：       5 mA/cm2
 t:               60分钟
  电镀完毕，去离子水洗涤，烘干，得RuNi/TiO2纳米管电极。
实施例3：
（1）钛板的前处理：钛板用金相砂纸打磨，丙酮中超声除油15分钟，甲醇或乙醇清洗，1 mol/L的HF处理10分钟，二次蒸馏水超声清洗3次，烘干。
（2）TiO2纳米管/Ti的制备：将处理好的钛板在电解液中进行阳极氧化。电解液的组成：0.5%-1%的HF，1mol/L的H2SO4。电解电位20 V，电解时间60 分钟。电解完毕，去离子水洗涤，烘干，马弗炉中500-600 ℃ 焙烧3小时得TiO2纳米管/Ti。
（3）RuNi/TiO2纳米管电极的制备：将制备好的TiO2纳米管/Ti作为阴极进行电镀，镀液的体积为50 mL。电镀液的组成：
NiSO4·6H2O      250 g/L
RuCl3             1 g/L
H3BO3                  20g/L
PH:                 4.4
T:              室温
电流密度：       5 mA/cm2
 t:               90分钟
  电镀完毕，去离子水洗涤，烘干，得RuNi/TiO2纳米管电极。

Claims (3)

1.一种直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极，其特征在于：所述纳米管电极由钛板阳极氧化先在表面形成纳米管，然后电镀沉积纳米RuNi合金而成。
2. 根据权利要求1所述的一种直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极，其特征在于：所述钛板大小20 mm×20 mm，厚度0.3 mm，纯度99.5 %。
3. 根据权利要求1所述的一种直接甲醇燃料电池RuNi/TiO2纳米管电极的制备在于，其特征在于，所述的制备方法包括下列步骤：
（1）钛板的前处理：钛板用金相砂纸打磨，丙酮中超声除油15分钟，甲醇或乙醇清洗，1 mol/L的HF处理10分钟，二次蒸馏水超声清洗3次，烘干；
（2）TiO2纳米管/Ti的制备：将处理好的钛板在电解液中进行阳极氧化，电解液的组成：0.5%-1%的HF，1mol/L的H2SO4，电解电位20 V，电解时间30-120 分；电解完毕，去离子水洗涤，烘干，马弗炉中500-600 ℃ 焙烧3小时得TiO2纳米管/Ti；
（3）RuNi/TiO2纳米管电极的制备：将制备好的TiO2纳米管/Ti作为阴极进行电镀，镀液的体积为50 mL，电镀液的组成：
NiSO4·6H2O      250 g/L
RuCl3             1 g/L
H3BO3                20g/L
PH               4.4
T                室温
电流密度：       5 mA/cm2
 t               30-90 min
  电镀完毕，去离子水洗涤，烘干，得RuNi/TiO2纳米管电极。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106378149A (zh) * 2016-10-11 2017-02-08 湖北大学 一种二氧化钛纳米管负载双金属钌镍纳米催化剂的制备方法和应用
CN106914254A (zh) * 2015-12-27 2017-07-04 财团法人工业技术研究院 碱性电化学能量转换反应用催化剂组合物及其用途
CN111129509A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 南通大学 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及其制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107403940B (zh) * 2017-06-01 2019-09-17 南通大学 一种直接甲醇燃料电池
CN107359356B (zh) * 2017-06-01 2019-09-17 南通大学 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1472834A (zh) * 2003-04-28 2004-02-04 重庆大学 质子交换膜燃料电池电极制备新方法
CN1983687A (zh) * 2005-12-14 2007-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种铝/过氧化氢燃料电池阴极制备方法
CN103014752A (zh) * 2013-01-14 2013-04-03 重庆大学 一种TiO2纳米管阵列负载含钌涂层催化剂的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1472834A (zh) * 2003-04-28 2004-02-04 重庆大学 质子交换膜燃料电池电极制备新方法
CN1983687A (zh) * 2005-12-14 2007-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种铝/过氧化氢燃料电池阴极制备方法
CN103014752A (zh) * 2013-01-14 2013-04-03 重庆大学 一种TiO2纳米管阵列负载含钌涂层催化剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.R.TARASEVICH ET AL: "Kinetics of ethanol electrooxidation at RuNi catalysts", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 *
QI-ZHONG JIANG ET AL: "Low-Pt Content Carbon-Supported Pt-Ni-TiO2 Nanotube Electrocatalyst for Direct Methanol Fuel Cells,", 《CATAL LETT》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106914254A (zh) * 2015-12-27 2017-07-04 财团法人工业技术研究院 碱性电化学能量转换反应用催化剂组合物及其用途
CN106914254B (zh) * 2015-12-27 2019-08-23 财团法人工业技术研究院 碱性电化学能量转换反应用催化剂组合物及其用途
US10637071B2 (en) 2015-12-27 2020-04-28 Industrial Technology Research Institute Electrochemical energy conversion device and method of electrochemical energy conversion
CN106378149A (zh) * 2016-10-11 2017-02-08 湖北大学 一种二氧化钛纳米管负载双金属钌镍纳米催化剂的制备方法和应用
CN111129509A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 南通大学 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及其制备方法
CN111129509B (zh) * 2019-12-31 2022-05-17 南通大学 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及其制备方法

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