CN111082068B - 一种甲醇燃料电池阳极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于甲醇燃料电池技术领域，提供一种甲醇燃料电池阳极及制备方法，用以克服现有技术中的导电碳和粘接剂腐蚀和老化、以及贵金属中毒问题。本发明甲醇燃料电池阳极采用非贵金属Ir1+0.5xO2‑x薄膜直接包覆于泡沫镍表面形成，相对于传统的铂和钯贵金属体系，大大降低了材料成本；且Ir1+0.5xO2‑x非晶态薄膜和泡沫镍在脉冲激光的高温下复合，使得表面催化层和集流体形成了复合材料；产生同时具有催化与收集电流作用、及增强整个体系的导电性能的复合效应，同时，回避了导电碳和粘接剂使用，能够完全回避碳腐蚀和粘接剂老化带来的工作电极失效；另外，本发明制备工艺简单、制备成本低，利于工业化生产。

Description

一种甲醇燃料电池阳极及其制备方法
技术领域
本发明属于甲醇燃料电池技术领域，提供一种甲醇燃料电池阳极及制备方法，具体为一种Ir1+0.5xO2-x包覆泡沫镍的甲醇燃料电池阳极及其制备方法。
背景技术
直接甲醇燃料电池是一种将氧气和甲醇的化学能转换为电能的电化学装置，工作时，其阳极和阴极分别发生甲醇氧化反应(Methanol Oxidation Reaction，MOR，电子供体)和氧气还原反应(Oxygen Reduction Reaction，ORR，电子受体)，其电子通过外部电路形成电流回路、提供电能。甲醇燃料电池以可再生的氧气和甲醇为反应物，可持续发展；产物为H2O和CO2，没有毒性，无NO和SO2等有害气体；同时理论放电比能量密度为8.01kWh/kg，是锂离子电池的几倍；因而被认为是最有希望缓解当前油气能源需求，降低环境压力，提高甲醇利用率，增加甲醇附加值的清洁能源转换装置。
目前，甲醇燃料电池阳极广泛采用间接喷刷法，将铂/钯贵金属阳极催化粉体、导电碳(s uper-p)及电池专用粘接剂(Nafion)混合，然后刷渡到阳极集流极表面，利用粘接剂的粘结作用使催化剂和集流体复合。这种传统工艺在应用领域具有三个显著的弊端：其一、贵金属铂/钯价格贵(400-800元/克)，地球储量低，并且容易受到甲醇不完全氧化生成的中间产物毒化，如CO，CHOOH等；其二、传统工艺使用的导电碳和粘接剂，容易在工作负载电压和极俱腐蚀性的KOH溶液中老化，从而使得催化剂从集流体表面脱落，使得阳极失效，出现电池故障；其三、导电碳老化和粘结剂老化的产物通常为碳氧化合物，这些产物会使阳极表面催化剂的中毒加剧和性能衰减。
为了解决上述问题，采用价格更为低廉，地球储量更高的材料来取代铂/钯催化剂制备甲醇燃料电池阳极，并通过一体化复合的制备方法来避免导电碳和粘接剂的使用成为当前研究的前沿；其中，基于铱(Ir)元素氧化物被认为是当前最有潜力的甲醇氧化催化剂。例如DOI号为10.1021/cs3002308的英文文献中，报道了一种基于Ir-Ru合金的甲醇氧化催化剂；又如DOI号为10.1021/ja205649z的英文文献中，报道了一种基于Ir/TiO2的甲醇氧化催化剂；以及DOI号为10.1016/j.elecom.2007.07.031的英文文献中，报道了一种基于碳负载IrSn的甲醇氧化催化剂。目前，Ir基甲醇燃料电池的研究还处于初级阶段，仅见诸前沿的报道中；基于此，本发明提供提供一种Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍的甲醇燃料电池阳极及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的铂/钯催化剂中毒问题，以及导电碳和粘接剂腐蚀、老化问题，提供一种Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍的甲醇燃料电池阳极及其制备方法，本发明操作简单、容易大规模生产。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种甲醇燃料电池阳极，其特征在于，所述阳极由Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜直接包覆于泡沫镍表面构成，其中，-0.1≤x≤0.1。
进一步的，所述Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜的厚度为10～500nm。
上述甲醇燃料电池阳极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按组分Ir1+0.5xO2-x、-0.1≤x≤0.1进行配料、研磨，并烧制得Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤2.将Ir1+0.5xO2-x靶材置于激光脉冲沉积设备中，以泡沫镍为载体，将Ir1+ 0.5xO2-x直接蒸发沉积于泡沫镍表面；具体步骤为：
1)将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁，时间为1～15分钟；
2)原位热阻加热泡沫镍基体，加热温度为200～500℃，升温梯度10～15℃/分钟；
3)按如下参数沉积薄膜：样品台与靶材间距为4～12cm，氧分压为90～150mTorr，靶材转速为2～10rpm，光源脉冲宽度为6ns，重复频率为5～8Hz，沉积时间为10～50分钟；
4)采用高纯氦气吹拂、速冷，形成非晶Ir1+0.5xO2-x包覆层，时间为20～60分钟，气体流量为100～300ml/分钟；
5)取出1)至4)制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于20～50℃、高纯氧压为1～2*105Pa的真空手套箱中，稳定老化6～25小时，得到甲醇燃料电池阳极。
进一步的，所述步骤1的配料过程中，Ir1+0.5xO2-x的纯度为99.99％。
所述泡沫镍纯度为99.99％，高纯氦气纯度为99.999％，高纯氧气纯度为99.999％。
综上所述，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种用作甲醇燃料电池阳极的Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍的复合材料及其制备方法；
1)阳极采用非贵金属Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜直接包覆于泡沫镍表面形成，相对于传统的铂和钯贵金属体系，大大降低了材料成本；
2)Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜和泡沫镍在激光脉冲高温下复合(5000～10000℃)，使得表面催化层(Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜)和集流体(泡沫镍)形成了复合材料；产生同时具有催化与收集电流作用，及增强整个体系的导电性能的复合效应；
3)Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜和泡沫镍在激光脉冲高温下直接复合，回避了导电碳和粘接剂使用，能够完全回避碳腐蚀和粘接剂老化带来的工作电极失效；
4)本发明可直接用做甲醇燃料电池阳极，免除了将催化剂、导电碳和粘接剂刷到集流体上的繁琐工序，可大量节约人工和材料成本。
附图说明
图1为本发明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜扫描电镜下微观形貌。
图2为本发明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜的XRR测试结果。
图3为本发明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍的甲醇氧化活性测试结果。
图4为本发明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍的甲醇氧化循环耐久性测试结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种甲醇燃料电池阳极使用的Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍复合材料及制备方法；具体过程是：
A.制备
步骤1，对泡沫镍基底进行预处理；裁剪长宽为2cm，厚度为0.5mm，纯度为99.99％的泡沫镍，在丙酮中超声洗涤8h除去油垢、在6％的稀盐酸超声10min去除表面的镍氧化物，用高纯去离子水冲洗，真空干燥后备用；
步骤2，按Ir1+0.5xO2-x组分变量x＝-0.1配料，研磨1小时，烧制Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤3，步骤1预备的泡沫镍原位200℃预热，并将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁3分钟，清除表面杂质；
步骤4，设置靶距为5cm；氧分压为100mTorr，靶材转速为5rpm；光源脉冲宽度为6ns，重复频率为10Hz，沉积时间为10分钟，沉积Ir1+0.5xO2-x薄膜到泡沫铜表面；
步骤5，采用高纯氩气吹拂，时间为10分钟，气体流量为200ml/分钟形成非晶包覆层；
步骤6，取出上述1至5制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于25℃，高纯氧压为105Pa的真空手套箱中，稳定老化10小时，得到稳定的可用于甲醇燃料电池的阳极并进行性能测试。
B.测试
步骤1，采用扫描电镜对表面Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜进行微观结构表征，获得表面包覆薄膜的包覆情况和微观物性特征，结果表明该包覆层厚度为20nm；如图1所示；
步骤2，采用XRR对表面Ir1+0.5xO2-x进行薄膜厚度均匀性表征，获得表面包覆薄膜的平整度信息；Ir1+0.5xO2-x没有出现周期性特征峰，表明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜表面厚度起伏；如图2所示；
步骤3，采用三电极体系，将预留的Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍制备的阳极作为工作电极，铂线作为对电极，以饱和甘汞为参比电极，电解液为1mol L-1甲醇和的1mol L-1的氢氧化钾水溶液；使用CHI660C型电化学工作站作上循环伏安曲线测试方法，扫速为50mvs-1测试Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍后的甲醇氧化活性；其结果表明，加入甲醇后其电流密度显著增加，表明其具有优异的甲醇氧化活性，如图3所示；
步骤4，在设置电位为0.55VHg/HgO，采用i-t测试技术，获得Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜包覆泡沫镍制备的工作电极的放电稳定性特征；如图4所示，随着放电时间增加电流密度降低速度较慢，表明该电极具有很好的耐久性。
实施例2
本实施例提供一种甲醇燃料电池阳极使用的Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍复合材料及制备方法；具体过程是：
A.制备
步骤1，对泡沫镍基底进行预处理；裁剪长宽为3cm，厚度为0.5mm，纯度为99.99％的泡沫镍，在丙酮中超声洗涤9h除去油垢、在6％的稀盐酸超声15min去除表面的镍氧化物，用高纯去离子水冲洗，真空干燥后备用；
步骤2，按Ir1+0.5xO2-x组分变量x＝-0.05配料，研磨2小时，烧制Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤3，步骤1预备的泡沫镍原位300℃预热，并将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁3分钟，清除表面杂质；
步骤4，设置靶距为8cm；氧分压为110mTorr，靶材转速为8rpm；光源脉冲宽度为6ns，重复频率为8Hz，沉积时间为20分钟，沉积Ir1+0.5xO2-x薄膜到泡沫铜表面；
步骤5，采用高纯氩气吹拂，时间为15分钟，气体流量为100ml/分钟形成非晶包覆层；
步骤6，取出上述1至5制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于30℃，高纯氧压为105Pa的真空手套箱中，稳定老化12小时，得到稳定的可用于甲醇燃料电池的阳极并进行性能测试。
B.测试
步骤1，采用扫描电镜对表面Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜进行微观结构表征，获得表面包覆薄膜的包覆情况和微观物性特征，结果表明该包覆层厚度为40nm；
步骤2，采用XRR对表面Ir1+0.5xO2-x进行薄膜厚度均匀性表征，获得表面包覆薄膜的平整度信息。Ir1+0.5xO2-x没有出现周期性特征峰，表明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜表面厚度起伏；
步骤3，采用三电极体系，将预留的Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍制备的阳极作为工作电极，铂线作为对电极，以饱和甘汞为参比电极，电解液为1mol L-1甲醇和的1mol L-1的氢氧化钾水溶液；使用CHI660C型电化学工作站作上循环伏安曲线测试方法，扫速为50mvs-1测试Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍后的甲醇氧化活性；其结果表明，加入甲醇后其电流密度显著增加，表明其具有优异的甲醇氧化活性；
步骤4，在设置电位为0.55VHg/HgO，采用i-t测试技术，获得Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜包覆泡沫镍制备的工作电极的放电稳定性特征；随着放电时间增加电流密度降低速度较慢，表明该电极具有很好的耐久性。
实施例3
本实施例提供一种甲醇燃料电池阳极使用的Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍复合材料及制备方法；具体过程是：
A.制备
步骤1，对泡沫镍基底进行预处理；裁剪长宽为4cm，厚度为0.5mm，纯度为99.99％的泡沫镍，在丙酮中超声洗涤8h除去油垢、在6％的稀盐酸超声12min去除表面的镍氧化物，用高纯去离子水冲洗，真空干燥后备用；
步骤2，按Ir1+0.5xO2-x组分变量x＝0.05配料，研磨2小时，烧制Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤3，步骤1预备的泡沫镍原位220℃预热，并将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁3分钟，清除表面杂质；
步骤4，设置靶距为8cm；氧分压为110mTorr，靶材转速为8rpm；光源脉冲宽度为6ns，重复频率为8Hz，沉积时间为30分钟，沉积Ir1+0.5xO2-x薄膜到泡沫铜表面；
步骤5，采用高纯氩气吹拂，时间为15分钟，气体流量为100ml/分钟形成非晶包覆层；
步骤6，取出上述1至5制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于35℃，高纯氧压为105Pa的真空手套箱中，稳定老化11小时，得到稳定的可用于甲醇燃料电池的阳极并进行性能测试。
B.测试
步骤1，采用扫描电镜对表面Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜进行微观结构表征，获得表面包覆薄膜的包覆情况和微观物性特征，结果表明该包覆层厚度为60nm；
步骤2，采用XRR对表面Ir1+0.5xO2-x进行薄膜厚度均匀性表征，获得表面包覆薄膜的平整度信息。Ir1+0.5xO2-x没有出现周期性特征峰，表明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜表面厚度起伏；
步骤3，采用三电极体系，将预留的Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍制备的阳极作为工作电极，铂线作为对电极，以饱和甘汞为参比电极，电解液为1mol L-1甲醇和的1mol L-1的氢氧化钾水溶液；使用CHI660C型电化学工作站作上循环伏安曲线测试方法，扫速为50mvs-1测试Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍后的甲醇氧化活性；其结果表明，加入甲醇后其电流密度显著增加，表明其具有优异的甲醇氧化活性；
步骤4，在设置电位为0.55VHg/HgO，采用i-t测试技术，获得Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜包覆泡沫镍制备的工作电极的放电稳定性特征；随着放电时间增加电流密度降低速度较慢，表明该电极具有很好的耐久性。
实施例4
本实施例提供一种甲醇燃料电池阳极使用的Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍复合材料及制备方法；具体过程是：
A.制备
步骤1，对泡沫镍基底进行预处理；裁剪长宽为5cm，厚度为0.5mm，纯度为99.99％的泡沫镍，在丙酮中超声洗涤8h除去油垢、在6％的稀盐酸超声15min去除表面的镍氧化物，用高纯去离子水冲洗，真空干燥后备用；
步骤2，按Ir1+0.5xO2-x组分变量x＝0.03配料，研磨2小时，烧制Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤3，步骤1预备的泡沫镍原位220℃预热，并将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁3分钟，清除表面杂质；
步骤4，设置靶距为7cm；氧分压为105mTorr，靶材转速为7rpm；光源脉冲宽度为6ns，重复频率为6Hz，沉积时间为40分钟，沉积Ir1+0.5xO2-x薄膜到泡沫铜表面；
步骤5，采用高纯氩气吹拂，时间为15分钟，气体流量为100ml/分钟形成非晶包覆层；
步骤6，取出上述1至5制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于25℃，高纯氧压为105Pa的真空手套箱中，稳定老化10小时，得到稳定的可用于甲醇燃料电池的阳极并进行性能测试。
B.测试
步骤1，采用扫描电镜对表面Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜进行微观结构表征，获得表面包覆薄膜的包覆情况和微观物性特征，结果表明该包覆层厚度为80nm；
步骤2，采用XRR对表面Ir1+0.5xO2-x进行薄膜厚度均匀性表征，获得表面包覆薄膜的平整度信息。Ir1+0.5xO2-x没有出现周期性特征峰，表明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜表面厚度起伏；
步骤3，采用三电极体系，将预留的Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍制备的阳极作为工作电极，铂线作为对电极，以饱和甘汞为参比电极，电解液为1mol L-1甲醇和的1mol L-1的氢氧化钾水溶液；使用CHI660C型电化学工作站作上循环伏安曲线测试方法，扫速为50mvs-1测试Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍后的甲醇氧化活性；其结果表明，加入甲醇后其电流密度显著增加，表明其具有优异的甲醇氧化活性；
步骤4，在设置电位为0.55VHg/HgO，采用i-t测试技术，获得Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜包覆泡沫镍制备的工作电极的放电稳定性特征；随着放电时间增加电流密度降低速度较慢，表明该电极具有很好的耐久性。
实施例5
本实施例提供一种甲醇燃料电池阳极使用的Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍复合材料及制备方法；具体过程是：
A.制备
步骤1，对泡沫镍基底进行预处理；裁剪长宽为4cm，厚度为0.5mm，纯度为99.99％的泡沫镍，在丙酮中超声洗涤9h除去油垢、在6％的稀盐酸超声18min去除表面的镍氧化物，用高纯去离子水冲洗，真空干燥后备用；
步骤2，按Ir1+0.5xO2-x组分变量x＝0.1配料，研磨2小时，烧制Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤3，步骤1预备的泡沫镍原位300℃预热，并将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁3分钟，清除表面杂质；
步骤4，设置靶距为8cm；氧分压为115mTorr，靶材转速为10rpm；光源脉冲宽度为6ns，重复频率为9Hz，沉积时间为60分钟，沉积Ir1+0.5xO2-x薄膜到泡沫铜表面；
步骤5，采用高纯氩气吹拂，时间为13分钟，气体流量为100ml/分钟形成非晶包覆层；
步骤6，取出上述1至5制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于25℃，高纯氧压为105Pa的真空手套箱中，稳定老化12小时，得到稳定的可用于甲醇燃料电池的阳极并进行性能测试。
B.测试
步骤1，采用扫描电镜对表面Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜进行微观结构表征，获得表面包覆薄膜的包覆情况和微观物性特征，结果表明该包覆层厚度为100nm；
步骤2，采用XRR对表面Ir1+0.5xO2-x进行薄膜厚度均匀性表征，获得表面包覆薄膜的平整度信息。Ir1+0.5xO2-x没有出现周期性特征峰，表明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜表面厚度起伏；
步骤3，采用三电极体系，将预留的Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍制备的阳极作为工作电极，铂线作为对电极，以饱和甘汞为参比电极，电解液为1mol L-1甲醇和的1mol L-1的氢氧化钾水溶液；使用CHI660C型电化学工作站作上循环伏安曲线测试方法，扫速为50mvs-1测试Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍后的甲醇氧化活性；其结果表明，加入甲醇后其电流密度显著增加，表明其具有优异的甲醇氧化活性；
步骤4，在设置电位为0.55VHg/HgO，采用i-t测试技术，获得Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜包覆泡沫镍制备的工作电极的放电稳定性特征；随着放电时间增加电流密度降低速度较慢，表明该电极具有很好的耐久性。
实施例6
本实施例提供一种甲醇燃料电池阳极使用的Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜包覆泡沫镍复合材料及制备方法；具体过程是：
A.制备
步骤1，对泡沫镍基底进行预处理；裁剪长宽为4cm，厚度为0.5mm，纯度为99.99％的泡沫镍，在丙酮中超声洗涤7h除去油垢、在6％的稀盐酸超声19min去除表面的镍氧化物，用高纯去离子水冲洗，真空干燥后备用；
步骤2，按Ir1+0.5xO2-x组分变量x＝0.08配料，研磨2小时，烧制Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤3，步骤1预备的泡沫镍原位240℃预热，并将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁3分钟，清除表面杂质；
步骤4，设置靶距为7cm；氧分压为120mTorr，靶材转速为10rpm；光源脉冲宽度为6ns，重复频率为10Hz，沉积时间为70分钟，沉积Ir1+0.5xO2-x薄膜到泡沫铜表面；
步骤5，采用高纯氩气吹拂，时间为18分钟，气体流量为150ml/分钟形成非晶包覆层；
步骤6，取出上述1至5制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于30℃，高纯氧压为105Pa的真空手套箱中，稳定老化12小时，得到稳定的可用于甲醇燃料电池的阳极并进行性能测试。
B.测试
步骤1，采用扫描电镜对表面Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜进行微观结构表征，获得表面包覆薄膜的包覆情况和微观物性特征，结果表明该包覆层厚度为120nm；
步骤2，采用XRR对表面Ir1+0.5xO2-x进行薄膜厚度均匀性表征，获得表面包覆薄膜的平整度信息。Ir1+0.5xO2-x没有出现周期性特征峰，表明Ir1+0.5xO2-x非晶态薄膜表面厚度起伏；
步骤3，采用三电极体系，将预留的Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍制备的阳极作为工作电极，铂线作为对电极，以饱和甘汞为参比电极，电解液为1mol L-1甲醇和的1mol L-1的氢氧化钾水溶液；使用CHI660C型电化学工作站作上循环伏安曲线测试方法，扫速为50mvs-1测试Ir1+0.5xO2-x薄膜包覆泡沫镍后的甲醇氧化活性；其结果表明，加入甲醇后其电流密度显著增加，表明其具有优异的甲醇氧化活性；
步骤4，在设置电位为0.55VHg/HgO，采用i-t测试技术，获得Ir1+0.5xO2-x非晶薄膜包覆泡沫镍制备的工作电极的放电稳定性特征；随着放电时间增加电流密度降低速度较慢，表明该电极具有很好的耐久性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (5)

1.一种甲醇燃料电池阳极，其特征在于，所述阳极由Ir1+0.5xO2-x氧化物薄膜直接包覆于泡沫镍表面构成，其中，-0.1≤x≤0.1；且所述泡沫镍与其表面的Ir1+0.5xO2-x氧化物薄膜形成复合材料。
2.按权利要求1所述甲醇燃料电池阳极，其特征在于，所述Ir1+0.5xO2-x氧化物薄膜的厚度为10～500nm。
3.一种甲醇燃料电池阳极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按组分Ir1+0.5xO2-x、-0.1≤x≤0.1进行配料、研磨，并烧制得Ir1+0.5xO2-x靶材；
步骤2.将Ir1+0.5xO2-x靶材置于激光脉冲沉积设备中，以泡沫镍为载体，将Ir1+0.5xO2-x直接蒸发、沉积于泡沫镍表面；具体步骤为：
1)将Ir1+0.5xO2-x靶材置于靶台进行激光预清洁，时间为1～20分钟；
2)原位热阻预加热泡沫镍基底，温度区间为200～500℃，升温梯度10～15℃/分钟；
3)按如下参数沉积薄膜：样品台与靶材间距为4～12cm，氧分压为90～150mTorr，靶材转速为2～10rpm，光源脉冲宽度为6ns，重复频率为5～8Hz，沉积时间为10～50分钟；
4)采用高纯氦气吹拂、速冷，形成非晶Ir1+0.5xO2-x包覆层，时间为20～60分钟，气体流量为100～300ml/分钟；
5)取出1)至4)制备的Ir1+0.5xO2-x包覆的泡沫镍工作电极，置于20～50℃、高纯氧压为1～2*105Pa的真空手套箱中，稳定老化6～25小时，得到甲醇燃料电池阳极。
4.按权利要求3所述甲醇燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤1的配料过程中，Ir1+0.5xO2-x的纯度为99.99％。
5.按权利要求3所述甲醇燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，所述泡沫镍纯度为99.99％，高纯氦气纯度为99.999％，高纯氧气纯度为99.999％。
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