CN112133927A - 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 - Google Patents
一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112133927A CN112133927A CN202010822976.2A CN202010822976A CN112133927A CN 112133927 A CN112133927 A CN 112133927A CN 202010822976 A CN202010822976 A CN 202010822976A CN 112133927 A CN112133927 A CN 112133927A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano tin
- polyacrylonitrile
- reaction kettle
- kettle
- stirring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0221—Organic resins; Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法。其技术方案是包括以下过程:在反应釜Ⅰ内,使硼氢化钠全部溶于二甘醇;在反应釜Ⅱ内添加二甘醇,将聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡全部溶于二甘醇;将反应釜Ⅰ内的混合液送入反应釜Ⅱ内,混合液反应;反应结束后,分离反应釜Ⅱ内的混合液,将纳米锡颗粒溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶,重复多次;将沉降得到的黑色沉淀纳米锡颗粒保存在无水乙醇中;然后,添加聚丙烯腈到搅拌釜内,使聚丙烯腈与纳米锡粉末混合均匀;置入炭化炉热解,纳米锡颗粒粉碎分级;有益效果是:具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点,能够满足市场需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料产品的制备,特别涉及一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法。
背景技术
直接乙醇燃料电池(Direct Ethanol Fuel Cell,DEFC)作为新一代清洁能源受到越来越多的重视。它具有清洁高效、比能量高、结构简单等优点。目前的研究主要集中在单电池实验阶段,电池多为平板型结构,这导致DEFC体积庞大、成本较高、燃料运输和水热管理困难等问题。针对平板型直接乙醇燃料电池DEFC的不足,制备了一种异型的直接乙醇燃料电池。
该异型直接乙醇燃料电池(DEFC)阳极选用石墨板或石墨管结构,催化剂为水热法合成的Pt—SnO2/C催化剂;而异型直接乙醇燃料电池(DEFC)的阴极支撑体采用凝胶注模成型工艺,掺杂一定比例的石墨粉和中间相碳微球(MCMB)制备而成。其存在的问题是:中间相碳微球由于具有自烧结性质,在烧结过程中颗粒发生融合并形成烧结体,烧结后的孔隙发生融合,小孔隙融合形成大孔隙,并出现烧结颈,在烧结中容易变形和开裂;石墨添加是减少收缩与变形的,制成的阴极支撑体使用寿命短,难以满足市场需要。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,通过该种方法可以制造出异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料产品,使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体,具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点,能够满足市场需要。
本发明提到的一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,其技术方案是包括以下过程:
首先,将二甘醇打入反应釜Ⅰ内,将硼氢化钠加入到反应釜Ⅰ内,控制釜温35-45℃,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度350r/min,使硼氢化钠全部溶于二甘醇;在反应釜Ⅱ内添加二甘醇,打开搅拌电机进行搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将分子量为24000的聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡加入到反应釜内,强力搅拌1.5小时,使聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡全部溶于二甘醇;
之后,采用离心泵将反应釜Ⅰ内的混合液按一定流量喷入反应釜Ⅱ内,混合液在强烈搅拌状态下持续反应1.5小时,反应结束;反应结束后,用离心机离心分离反应釜Ⅱ内的混合液,去除溶液后,将离心管底层的纳米锡颗粒溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶,再次离心分离,离心管底层的纳米锡颗粒重新溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶;此过程重复多次;将沉降得到的黑色沉淀纳米锡颗粒保存在无水乙醇中;
然后,将上步含纳米锡粉末的无水乙醇打入搅拌釜内,按聚丙烯腈与纳米锡粉末100:5.5-6按质量比,添加聚丙烯腈到搅拌釜内,保持釜温60-65℃,搅拌速度350r/min,搅拌3.5-4小时,使聚丙烯腈与纳米锡粉末混合均匀;
采用离心分离分离出聚丙烯腈与纳米锡粉末混合物,将此混合物置入炭化炉300℃低温热解,聚丙烯腈脱氢、脱氮环化形成共轭链状结构,纳米锡颗粒均匀分布在热解后的聚丙烯腈基体内,提高了金属锡的循环稳定性;之后,采用粉碎分级机粉碎分级热解后含纳米锡的聚丙烯腈基体,取出5-30um的颗粒;
然后,在反应釜内添加无水乙醇,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将酚醛树脂溶于无水乙醇中;将粉碎分级后含纳米锡的聚丙烯腈基体置入反应釜内,保持釜内温度35-45℃,搅拌3.5-4小时,将反应釜内的混合物采用离心分离机分离出外部包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体,将此含纳米锡的聚丙烯腈基体采用300℃加热,包覆剂酚醛树脂经加热交联后形成包覆壳,进一步提高了含纳米锡的聚丙烯腈基体的电化学性能和使用周期,使含纳米锡的聚丙烯腈基体在包覆壳中状态更加稳定;之后将包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体经700℃炭化,2800℃石墨化制得外壳包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体炭化产物;此炭化产物是一种优良的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料。
优选的,反应釜Ⅰ内的二甘醇:硼氢化钠的配比为6000升:50公斤。
优选的,反应釜Ⅱ内的二甘醇:聚乙烯吡咯烷酮:辛酸亚锡的配比为:20000升:20公斤:425公斤。
优选的,反应釜内无水乙醇:酚醛树脂的配比为:20000升:350公斤。
优选的,上述聚丙烯腈与纳米锡粉末添加比例是:100:5.5-6,按质量比。
本发明的有益效果是:本发明采用聚丙烯腈为碳源,将聚丙烯腈与纳米锡粉末添加聚丙烯腈到含纳米锡粉末的无水乙醇中,通过搅拌釜加热搅拌使聚丙烯腈与纳米锡粉末在无水乙醇中混合均匀。采用离心分离分离出聚丙烯腈与纳米锡粉末混合物,将此混合物置入炭化炉300℃低温热解,聚丙烯腈脱氢、脱氮环化形成共轭链状结构,纳米锡颗粒均匀分布在热解后的聚丙烯腈基体内,提高了金属锡的循环稳定性;
采用酚醛树脂为包覆剂包覆含纳米锡的聚丙烯腈基体,之后采用将包覆了酚醛树脂的纳米锡的聚丙烯腈基体采用300℃加热,包覆剂酚醛树脂经加热交联后形成包覆壳,进一步提高了含纳米锡的聚丙烯腈基体的电化学性能和使用周期,使含纳米锡的聚丙烯腈基体在包覆壳中状态更加稳定;
通过该种方法可以制造出异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料产品,使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体,具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点,能够满足市场需要。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1,本发明提到的一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,包括以下过程:
将6000升的二甘醇打入反应釜Ⅰ内,将50公斤的硼氢化钠加入到反应釜Ⅰ内,控制釜温35-45℃,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度350r/min,使硼氢化钠全部溶于二甘醇。在反应釜Ⅱ内添加20000升的二甘醇,打开搅拌电机进行搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将20公斤分子量为24000的聚乙烯吡咯烷酮和425公斤的辛酸亚锡加入到反应釜内,强力搅拌1.5小时,使聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡全部溶于二甘醇。之后,采用离心泵将反应釜Ⅰ内的混合液按300升/分钟喷入反应釜Ⅱ内,混合液在强烈搅拌状态下持续反应1.5小时,反应结束。反应结束后,用离心机离心分离反应釜Ⅱ内的混合液,去除溶液后,将离心管底层的纳米锡颗粒溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶,再次离心分离,离心管底层的纳米锡颗粒重新溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶。此过程重复4次。将沉降得到的黑色沉淀纳米锡颗粒保存在无水乙醇中。
将上步含纳米锡粉末的无水乙醇打入搅拌釜内,按聚丙烯腈与纳米锡粉末100:5.8(质量比)添加聚丙烯腈到搅拌釜内,保持釜温60-65℃,搅拌速度350r/min,搅拌3.5-4小时,使聚丙烯腈与纳米锡粉末混合均匀。采用离心分离分离出聚丙烯腈与纳米锡粉末混合物,将此混合物置入炭化炉300℃低温热解,聚丙烯腈脱氢、脱氮环化形成共轭链状结构,纳米锡颗粒均匀分布在热解后的聚丙烯腈基体内,提高了金属锡的循环稳定性。之后,采用粉碎分级机粉碎分级热解后含纳米锡的聚丙烯腈基体,取出5-30um的颗粒。
在反应釜内添加20000升的无水乙醇,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将350公斤的酚醛树脂溶于无水乙醇中。将粉碎分级后含纳米锡的聚丙烯腈基体置入反应釜内,保持釜内温度35-45℃,搅拌3.5-4小时,将反应釜内的混合物采用离心分离机分离出外部包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体,将此含纳米锡的聚丙烯腈基体放入烘箱中采用升温速率10-15℃/min,升至300℃恒温3-3.5小时,包覆剂酚醛树脂经加热交联后形成包覆壳,进一步提高了含纳米锡的聚丙烯腈基体的电化学性能和使用周期,使含纳米锡的聚丙烯腈基体在包覆壳中状态更加稳定。之后将包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体至入炭化炉内,采用氮气保护,升温速率10-15℃/min,升至700℃,恒温4-4.5小时进行炭化反应,炭化反应完成后,将炭化好的料至入石墨化炉内,在抽真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至2800℃,恒温2-3小时,之后采用粉碎分级机分级出5-30um的颗粒,制得外壳包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体炭化产物。此炭化产物是一种优良的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料。
该种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料技术指标如下:
D50(um) | 振实密度(g/cm<sup>3</sup>) | 粉末压实密度(g/cm<sup>3</sup>) | 真密度(g/cm<sup>3</sup>) | 比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 电阻率(Ω.cm) |
18±2.0 | ≥1.41 | ≥1.98 | 2.47±0.03 | 0.71±0.5 | 0.0183 |
通过该种方法可以制造出异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料产品,使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体,具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点,能够满足市场需要。
实施例2,本发明提到的一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,包括以下过程:
将6000升的二甘醇打入反应釜Ⅰ内,将52公斤的硼氢化钠加入到反应釜Ⅰ内,控制釜温35-45℃,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度350r/min,使硼氢化钠全部溶于二甘醇。在反应釜Ⅱ内添加20000升的二甘醇,打开搅拌电机进行搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将20公斤分子量为24000的聚乙烯吡咯烷酮和450公斤的辛酸亚锡加入到反应釜内,强力搅拌1.5小时,使聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡全部溶于二甘醇。之后,采用离心泵将反应釜Ⅰ内的混合液按300升/分钟喷入反应釜Ⅱ内,混合液在强烈搅拌状态下持续反应1.5小时,反应结束。反应结束后,用离心机离心分离反应釜Ⅱ内的混合液,去除溶液后,将离心管底层的纳米锡颗粒溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶,再次离心分离,离心管底层的纳米锡颗粒重新溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶。此过程重复4次。将沉降得到的黑色沉淀纳米锡颗粒保存在无水乙醇中。
将上步含纳米锡粉末的无水乙醇打入搅拌釜内,按聚丙烯腈与纳米锡粉末100:5.5(质量比)添加聚丙烯腈到搅拌釜内,保持釜温60-65℃,搅拌速度350r/min,搅拌3.5-4小时,使聚丙烯腈与纳米锡粉末混合均匀。采用离心分离分离出聚丙烯腈与纳米锡粉末混合物,将此混合物置入炭化炉300℃低温热解,聚丙烯腈脱氢、脱氮环化形成共轭链状结构,纳米锡颗粒均匀分布在热解后的聚丙烯腈基体内,提高了金属锡的循环稳定性。之后,采用粉碎分级机粉碎分级热解后含纳米锡的聚丙烯腈基体,取出5-30um的颗粒。
在反应釜内添加20000升的无水乙醇,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将360公斤的酚醛树脂溶于无水乙醇中。将粉碎分级后含纳米锡的聚丙烯腈基体置入反应釜内,保持釜内温度35-45℃,搅拌3.5-4小时,将反应釜内的混合物采用离心分离机分离出外部包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体,将此含纳米锡的聚丙烯腈基体放入烘箱中采用升温速率10-15℃/min,升至300℃恒温3-3.5小时,包覆剂酚醛树脂经加热交联后形成包覆壳,进一步提高了含纳米锡的聚丙烯腈基体的电化学性能和使用周期,使含纳米锡的聚丙烯腈基体在包覆壳中状态更加稳定。之后将包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体至入炭化炉内,采用氮气保护,升温速率10-15℃/min,升至700℃,恒温4-4.5小时进行炭化反应,炭化反应完成后,将炭化好的料至入石墨化炉内,在抽真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至2800℃,恒温2-3小时,之后采用粉碎分级机分级出5-30um的颗粒,制得外壳包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体炭化产物。此炭化产物是一种优良的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料。
该种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料技术指标如下:
D50(um) | 振实密度(g/cm<sup>3</sup>) | 粉末压实密度(g/cm<sup>3</sup>) | 真密度(g/cm<sup>3</sup>) | 比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 电阻率(Ω.cm) |
18±2.0 | ≥1.42 | ≥1.97 | 2.47±0.03 | 0.71±0.5 | 0.0184 |
通过该种方法可以制造出异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料产品,使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体,具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点,能够满足市场需要。
实施例3,本发明提到的一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,包括以下过程:
将6000升的二甘醇打入反应釜Ⅰ内,将48公斤的硼氢化钠加入到反应釜Ⅰ内,控制釜温35-45℃,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度350r/min,使硼氢化钠全部溶于二甘醇。在反应釜Ⅱ内添加20000升的二甘醇,打开搅拌电机进行搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将20公斤分子量为24000的聚乙烯吡咯烷酮和420公斤的辛酸亚锡加入到反应釜内,强力搅拌1.5小时,使聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡全部溶于二甘醇。之后,采用离心泵将反应釜Ⅰ内的混合液按300升/分钟喷入反应釜Ⅱ内,混合液在强烈搅拌状态下持续反应1.5小时,反应结束。反应结束后,用离心机离心分离反应釜Ⅱ内的混合液,去除溶液后,将离心管底层的纳米锡颗粒溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶,再次离心分离,离心管底层的纳米锡颗粒重新溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶。此过程重复4次。将沉降得到的黑色沉淀纳米锡颗粒保存在无水乙醇中。
将上步含纳米锡粉末的无水乙醇打入搅拌釜内,按聚丙烯腈与纳米锡粉末100:6(质量比)添加聚丙烯腈到搅拌釜内,保持釜温60-65℃,搅拌速度350r/min,搅拌3.5-4小时,使聚丙烯腈与纳米锡粉末混合均匀。采用离心分离分离出聚丙烯腈与纳米锡粉末混合物,将此混合物置入炭化炉300℃低温热解,聚丙烯腈脱氢、脱氮环化形成共轭链状结构,纳米锡颗粒均匀分布在热解后的聚丙烯腈基体内,提高了金属锡的循环稳定性。之后,采用粉碎分级机粉碎分级热解后含纳米锡的聚丙烯腈基体,取出5-30um的颗粒。
在反应釜内添加20000升的无水乙醇,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将330公斤的酚醛树脂溶于无水乙醇中。将粉碎分级后含纳米锡的聚丙烯腈基体置入反应釜内,保持釜内温度35-45℃,搅拌3.5-4小时,将反应釜内的混合物采用离心分离机分离出外部包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体,将此含纳米锡的聚丙烯腈基体放入烘箱中采用升温速率10-15℃/min,升至300℃恒温3-3.5小时,包覆剂酚醛树脂经加热交联后形成包覆壳,进一步提高了含纳米锡的聚丙烯腈基体的电化学性能和使用周期,使含纳米锡的聚丙烯腈基体在包覆壳中状态更加稳定。之后将包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体至入炭化炉内,采用氮气保护,升温速率10-15℃/min,升至700℃,恒温4-4.5小时进行炭化反应,炭化反应完成后,将炭化好的料至入石墨化炉内,在抽真空状态下按10-15℃/min升温速率加热至2800℃,恒温2-3小时,之后采用粉碎分级机分级出5-30um的颗粒,制得外壳包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体炭化产物。此炭化产物是一种优良的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料。
该种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料技术指标如下:
D50(um) | 振实密度(g/cm<sup>3</sup>) | 粉末压实密度(g/cm<sup>3</sup>) | 真密度(g/cm<sup>3</sup>) | 比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 电阻率(Ω.cm) |
17±2.0 | ≥1.40 | ≥1.99 | 2.48±0.03 | 0.72±0.5 | 0.0181 |
通过该种方法可以制造出异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料产品,使用该种阴极支撑体材料制造的阴极支撑体,具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点,能够满足市场需要。
以上所述,仅是本发明的部分较佳实施例,任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此,依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换,尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法,其特征是包括以下过程:
首先,将二甘醇打入反应釜Ⅰ内,将硼氢化钠加入到反应釜Ⅰ内,控制釜温35-45℃,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度350r/min,使硼氢化钠全部溶于二甘醇;在反应釜Ⅱ内添加二甘醇,打开搅拌电机进行搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将分子量为24000的聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡加入到反应釜内,强力搅拌1.5小时,使聚乙烯吡咯烷酮和辛酸亚锡全部溶于二甘醇;
之后,采用离心泵将反应釜Ⅰ内的混合液按一定流量喷入反应釜Ⅱ内,混合液在强烈搅拌状态下持续反应1.5小时,反应结束;反应结束后,用离心机离心分离反应釜Ⅱ内的混合液,去除溶液后,将离心管底层的纳米锡颗粒溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶,再次离心分离,离心管底层的纳米锡颗粒重新溶于无水乙醇中,采用超声波使其分散均匀,成为纳米锡溶胶;此过程重复多次;将沉降得到的黑色沉淀纳米锡颗粒保存在无水乙醇中;
然后,将上步含纳米锡粉末的无水乙醇打入搅拌釜内,添加聚丙烯腈到搅拌釜内,保持釜温60-65℃,搅拌速度350r/min,搅拌3.5-4小时,使聚丙烯腈与纳米锡粉末混合均匀;
采用离心分离分离出聚丙烯腈与纳米锡粉末混合物,将此混合物置入炭化炉300℃低温热解,聚丙烯腈脱氢、脱氮环化形成共轭链状结构,纳米锡颗粒均匀分布在热解后的聚丙烯腈基体内,提高了金属锡的循环稳定性;之后,采用粉碎分级机粉碎分级热解后含纳米锡的聚丙烯腈基体,取出5-30um的颗粒;
然后,在反应釜内添加无水乙醇,打开搅拌电机搅拌,搅拌速度420r/min,控制釜温35-45℃,将酚醛树脂溶于无水乙醇中;将粉碎分级后含纳米锡的聚丙烯腈基体置入反应釜内,保持釜内温度35-45℃,搅拌3.5-4小时,将反应釜内的混合物采用离心分离机分离出外部包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体,将此含纳米锡的聚丙烯腈基体采用300℃加热,包覆剂酚醛树脂经加热交联后形成包覆壳,进一步提高了含纳米锡的聚丙烯腈基体的电化学性能和使用周期,使含纳米锡的聚丙烯腈基体在包覆壳中状态更加稳定;之后将包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体经700℃炭化,2800℃石墨化制得外壳包覆酚醛树脂的含纳米锡的聚丙烯腈基体炭化产物;此炭化产物是一种优良的异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料。
2.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法,其特征是:反应釜Ⅰ内的二甘醇:硼氢化钠的配比为6000升:50公斤。
3.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法,其特征是:反应釜Ⅱ内的二甘醇:聚乙烯吡咯烷酮:辛酸亚锡的配比为:20000升:20公斤:425公斤。
4.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法,其特征是:反应釜内无水乙醇:酚醛树脂的配比为:20000升:350公斤。
5.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法,其特征是:所述聚丙烯腈与纳米锡粉末添加比例是:100:5.5-6,按质量比。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010822976.2A CN112133927A (zh) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010822976.2A CN112133927A (zh) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112133927A true CN112133927A (zh) | 2020-12-25 |
Family
ID=73851531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010822976.2A Withdrawn CN112133927A (zh) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112133927A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030148164A1 (en) * | 2001-09-07 | 2003-08-07 | Koch Carol A. | Efficient fuel cell water transport plates |
US20050181269A1 (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-18 | Microcell Corporation | Microfibrous fuel cell assemblies comprising fiber-supported electrocatalyst layers, and methods of making same |
CN106744859A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 广西大学 | 一种低温聚合物裂解制备的石墨烯三维多级孔结构粉体 |
CN109873173A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-11 | 栗陶然 | 一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
CN110304626A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-08 | 郭峰 | 异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
CN110350215A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-18 | 郭峰 | 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
US20200220151A1 (en) * | 2017-08-02 | 2020-07-09 | Robert Bosch Gmbh | Electrode production method by binder fibrillation using a particulate fibrillation auxiliary agent |
-
2020
- 2020-08-17 CN CN202010822976.2A patent/CN112133927A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030148164A1 (en) * | 2001-09-07 | 2003-08-07 | Koch Carol A. | Efficient fuel cell water transport plates |
US20050181269A1 (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-18 | Microcell Corporation | Microfibrous fuel cell assemblies comprising fiber-supported electrocatalyst layers, and methods of making same |
CN106744859A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 广西大学 | 一种低温聚合物裂解制备的石墨烯三维多级孔结构粉体 |
US20200220151A1 (en) * | 2017-08-02 | 2020-07-09 | Robert Bosch Gmbh | Electrode production method by binder fibrillation using a particulate fibrillation auxiliary agent |
CN109873173A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-11 | 栗陶然 | 一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
CN110304626A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-08 | 郭峰 | 异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
CN110350215A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-18 | 郭峰 | 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YAN LIU ET AL.: "Electrochemical performance of cone-shaped anode-supported segmented-in-series SOFCs fabricated by gel-casting technique", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108232175B (zh) | 一种锂离子电池用石墨/钛酸锂复合负极材料及制备方法 | |
CN109728287B (zh) | 一种一维同轴双纳米管复合材料及其制备方法和应用 | |
CN113594453B (zh) | 一种钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
CN113178552A (zh) | 一种高振实密度多孔硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池负极应用 | |
CN115275149A (zh) | 锂离子电池硅碳负极材料的制备方法 | |
CN113690424B (zh) | 一种锂离子电池碳锡硅负极材料及其制备方法 | |
CN115188952A (zh) | 一种煤沥青基硬碳负极材料的制备方法及制备装置 | |
CN113998700B (zh) | 一种以微硅粉为原料制备Si/SiC@C负极材料的方法 | |
CN1238919C (zh) | 燃料电池双极板的制备工艺及其所用的复合材料 | |
CN110350215B (zh) | 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 | |
CN111584855B (zh) | 一种一氧化硅@树脂碳/cvd碳复合负极材料的制备方法 | |
CN112133927A (zh) | 一种异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 | |
CN117623274A (zh) | 一种煤基功能碳材料的制备方法及其应用 | |
CN112607725A (zh) | 一种氮掺杂碳纳米管/稀土金属离子掺杂磷酸铁锂复合型正极材料及其制备方法 | |
CN107324327A (zh) | 一种以煤为原料直接合成石墨材料的方法和用途 | |
CN113690423A (zh) | 一种锂离子电池用高容量负极材料及其制备方法 | |
CN112599363B (zh) | 一种SnO2修饰的N、P共掺杂多孔碳的超级电容器材料 | |
CN110350169B (zh) | 一种蛋黄-蛋壳结构微球及其制备方法 | |
CN1251341C (zh) | 锂离子电池用天然石墨的表面处理方法 | |
CN110304626A (zh) | 异型直接乙醇燃料电池阴极支撑体材料的制备方法 | |
CN101546833B (zh) | 直接醇类燃料电池异型多孔阴极支撑体成形防变形方法 | |
CN112072123A (zh) | 一种直接醇类燃料电池阴极支撑体材料产品的制备方法 | |
CN113845107B (zh) | 一种利用二维共价有机骨架热解制备多孔碳纳米片的方法 | |
CN115180612B (zh) | 一种高能量密度负极焦生产工艺 | |
CN101552339B (zh) | 低温催化石墨化质子交换膜燃料电池双极板的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20201225 |