專利名稱：堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃料電池和金屬-空氣電池電極制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及堿性介質(zhì)中抗溺水氣 體多孔電極的制備方法。二背景技術(shù)：
堿性介質(zhì)中氣體多孔電極即空氣電極是燃料電池和金屬一空氣電池的正極，是制約燃料 電池和金屬-空氣電池應(yīng)用的主要因素之一，其性能的好壞決定了電池輸出功率的大小。氣體 多孔電極中催化層側(cè)與電解質(zhì)接觸，擴(kuò)散層側(cè)與空氣(氧氣)接觸，空氣中的氧氣沿電極表 面即擴(kuò)散層側(cè)進(jìn)入電極內(nèi)部到達(dá)催化層，而且氧氣必須在有"氣-液-固"三相界面存在時(shí)才 能發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)。然而實(shí)際情況卻是氧氣首先要溶解于液相(如電解質(zhì)水溶液)中生 成溶解氧，即而進(jìn)行擴(kuò)散、吸附、電化學(xué)反應(yīng)以及產(chǎn)物脫附溶解等一系列步驟。傳統(tǒng)意義上的堿性介質(zhì)中氣體多孔電極一般采用聚四氟乙烯(PTFE)粘接碳粉壓片制成 防水層，當(dāng)采用液態(tài)電解質(zhì)(如電解質(zhì)的水溶液)時(shí)，在長(zhǎng)期使用過程中氣體多孔電極尤其 是其催化層必為電解質(zhì)溶液所浸沒，電極的孔隙至少是部分孔隙必為水所占據(jù)。 一旦電極中 含水量過多，勢(shì)必造成三相界面反應(yīng)區(qū)域減少，甚至?xí)斐呻姌O嚴(yán)重水淹而缺氧。另一方面， 隨著電池溫度的升高，氧在水中的溶解度進(jìn)一步降低同樣會(huì)造成氧饑餓的出現(xiàn)。如此將會(huì)導(dǎo) 致電池輸出功率嚴(yán)重下降甚至是氣體多孔電極完全失效。關(guān)于堿性介質(zhì)中氣體多孔電極的防水問題，中國專利CN1108007、 CN1253385、 CN124936K CN1450677以及CN2409615都對(duì)傳統(tǒng)氣體多孔電極做出了改進(jìn)，然而或因電阻 較大或因孔隙較大均不能從根本上解決在長(zhǎng)期使用過程中的液相界面向外推移和電解液滲漏 問題，其結(jié)果仍然無法避免最終的電極水淹缺氧問題。中國專利CN200510013812提供了"一 種有集流網(wǎng)/防水層/多層催化層結(jié)構(gòu)的空氣電極的制備方法"，其主要特征是從內(nèi)層向外層各 催化層的厚度逐漸增加，貼近防水層的內(nèi)層催化層厚度最小。該發(fā)明雖然對(duì)于電解液滲漏有 一定效果，但卻增加了催化層厚度，導(dǎo)致氧氣傳質(zhì)路徑較長(zhǎng)，進(jìn)而影響電池的輸出功率。三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)氣體多孔電極抗溺水性能的不足之處，提供一種堿性介質(zhì) 中抗溺水氣體多孔電極的制備方法。電極缺氧的本質(zhì)是電極微孔被水阻塞供氧通道缺失所致， 如何使電極中這些微孔不為水所占據(jù)而又能確保供氧通道的暢通是本發(fā)明的切入點(diǎn)。本發(fā)明在電極微孔中預(yù)先加入了對(duì)氧具有較大溶解度的憎水性抗溺水劑一硅油代替孔隙作為氣體的 傳輸通道，確保氧氣的供應(yīng)不會(huì)因?yàn)樗亩氯袛?，另一方面由于孔隙被硅油所占?jù)阻止 了液相界面的向外推移，從而實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)反應(yīng)有效三相界面的有序化和高度穩(wěn)定性，巧妙 地解決了電解液滲漏和氣體多孔電極因水淹造成缺氧的一系列問題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其具體 方法步驟如下(1) 制備傳統(tǒng)MnCVC氣體多孔電極按二氧化錳碳粉聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比1:6:2的比例稱取二氧化錳、碳粉、聚四氟乙烯乳液，二氧化錳的含量控制在2mg/cm2，混合后加熱攪拌成團(tuán)狀，在雙輥壓膜機(jī)上 將團(tuán)狀物碾壓成厚度為0.2mm的膜制成催化層，將聚四氟乙烯與乙炔黑按3 : 2的質(zhì)量比混 合后碾壓制成防水層，厚度為0.4mm;將催化層、不銹鋼網(wǎng)導(dǎo)電骨架、防水層按順序迭合后 在液壓機(jī)上以5MPa的壓力冷壓成型，最后在真空中34(TC下燒結(jié)得到傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔 電極，電極表觀面積為4cm2。(2) 制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為5-100mPa's的硅油易揮發(fā)性溶劑按體積比為1 : 0.5~10超聲波混合均勻，得 到硅油混合液；然后將第(1)步制備出的傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上，滴 加硅油混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵抽濾5 15分鐘。 待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中100 170'C條件下保溫10 30分鐘后冷卻至室溫， 從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。其中易揮發(fā)性溶劑為異丙醇、四氯化碳、二氯甲烷、汽油、煤油、丙酮的其中之一；硅 油為二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基含氫硅油、二乙基硅油、乙基含氫硅油、甲基垸氧基 硅油的其中之一。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下優(yōu)點(diǎn)1、 水淹狀態(tài)下催化劑利用率高。本發(fā)明在傳統(tǒng)的氣體多孔電極中滲入的硅油能夠牢固占 據(jù)電極中最容易被水淹的孔隙，從而在水淹狀態(tài)下確保供氧通道的暢通，顯著增強(qiáng)了氧的傳 質(zhì)能力，而未被硅油占據(jù)的孔隙作為液相區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)反應(yīng)有效三相界面的有序 化和高度穩(wěn)定性，進(jìn)而在一定程度上提高了催化劑的利用率。2、 應(yīng)用效果好。利用本發(fā)明制備的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極較之傳統(tǒng)的氣體多孔 電極抗水淹性能有了顯著提高。采用由本發(fā)明制造的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極組裝成的燃料電池及金屬空氣電池可用于各種便攜式電子設(shè)備，如作為攝像機(jī)，筆記本電腦，電動(dòng)玩具等的動(dòng)力電源，亦可用 于各種諸如鋅-空電池、鋁-空電池等金屬-空氣電池。四

圖1為實(shí)施例1和實(shí)施例4與對(duì)比試驗(yàn)1的多電流階躍曲線圖。圖中曲線1是傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極在電流階躍范圍為10mA~100 mA，階躍時(shí) 間間隔60s，終止電位-1.0V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，室溫條件下，持續(xù)通氧于1.0mol/L 氫氧化鉀溶液的電壓一時(shí)間曲線。曲線2是以二甲基硅油為抗溺水劑所制得的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極在電 流階躍范圍為10mA 100mA，階躍時(shí)間間隔60s，終止電位-1.0V(相對(duì)汞/氧化汞參比電極)， 室溫條件下，持續(xù)通氧于1.0mol/L氫氧化鉀溶液的電壓一時(shí)間曲線。曲線3是以二乙基硅油為抗溺水劑所制得的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極在電 流階躍范圍為10mA 100mA，階躍時(shí)間間隔60s，終止電位-1.0V(相對(duì)汞/氧化汞參比電極)， 室溫條件下，持續(xù)通氧于1.0mol/L氫氧化鉀溶液的電壓一時(shí)間曲線。圖2為實(shí)施例2和5與對(duì)比試驗(yàn)2的強(qiáng)制電流下的電位一時(shí)間曲線圖。 圖中曲線1是傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極在電流為10 mA，終止電位-1.0V (相對(duì)汞/ 氧化汞參比電極)，室溫條件下，持續(xù)通氧于1.0mol/L氫氧化鉀溶液的電壓一時(shí)間曲線。曲線2是以甲基含氫硅油為抗溺水劑所制得的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極在 在電流為10mA，終止電位-1.0V(相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，室溫條件下，持續(xù)通氧于1.0mol/L 氫氧化鉀溶液的電壓一時(shí)間曲線。曲線3是以乙基含氫硅油為抗溺水劑所制得的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極在 在電流為10mA，終止電位-1.0V(相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，室溫條件下，持續(xù)通氧于1.0mol/L 氫氧化鉀溶液的電壓一時(shí)間曲線。五具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說朋本發(fā)明。實(shí)施例1、以二甲基硅油作為抗溺水劑制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的具體步驟如下 (1)制備傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極按二氧化錳碳粉聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比1:6:2的比例稱取二氧化錳、碳粉、聚四氟乙烯乳液，二氧化錳的含量控制在2mg/cm2，混合后加熱攪拌成團(tuán)狀，在雙輥壓膜機(jī)上 將團(tuán)狀物碾壓成厚度為0.2mm的膜制成催化層，將聚四氟乙烯與乙炔黑按3 : 2的質(zhì)量比混 合后碾壓制成防水層，厚度為0.4mm;將催化層、不銹鋼網(wǎng)導(dǎo)電骨架、防水層按順序迭合后 在液壓機(jī)上以5MPa的壓力冷壓成型，最后在真空爐中340'C下燒結(jié)得到傳統(tǒng)Mn02/C氣體多 孔電極，電極表觀面積為4cm2。(2) 制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為15mPa.s的二甲基硅油異丙醇按體積比1 : 1超聲波混合均勻，得到二甲基硅 油異丙醇混合液；然后將第(1)步制備出的Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上，滴加 二甲基硅油異丙醇混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵抽濾 IO分鐘。待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中12(TC條件下保溫20分鐘后冷卻至室溫，從 而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。(3) 堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的性能測(cè)試采用三電極體系，以1.Omol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，以步驟(2)所制得的堿性 介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化 學(xué)工作站(CHI660b，上海辰華儀器公司)上采用多電流階躍計(jì)時(shí)電位法記錄電位隨時(shí)間的 變化曲線得到電位-時(shí)間曲線，電流階躍范圍為10mA 100mA，階躍時(shí)間間隔60s，對(duì)應(yīng)圖 1中的曲線2。實(shí)施例2、以甲基含氫硅油作為抗溺水劑制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的具體步驟如下 步驟(1)同實(shí)施例1步驟(1)(2) 制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為5mPa-s的甲基含氫硅油二氯甲烷按體積比1 : 0.5超聲波混合均勻，得到甲 基含氫硅油二氯甲烷混合液；然后將第(1)步制備出的Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏 斗上，滴加甲基含氫硅油二氯甲烷混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后 打開真空泵抽濾10分鐘。待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中IO(TC條件下保溫30分鐘 后冷卻至室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。(3) 堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的性能測(cè)試采用三電極體系，以1.0mol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，以步驟(2)所制得的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化 學(xué)工作站(CHI660b，上海辰華儀器公司)上采用強(qiáng)制電流計(jì)時(shí)電位法記錄電位隨時(shí)間的變 化曲線得到電位-時(shí)間曲線，強(qiáng)制電流密度10mA;初始電位-0.1V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)， 終止電位-1.0V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)對(duì)應(yīng)圖2中的曲線2。實(shí)施例3、以甲基苯基硅油作為抗溺水劑制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的具體步驟如下 步驟(1)同實(shí)施例1步驟(1)(2) 制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為20mPa-s的甲基苯基硅油四氯化碳按體積比1 : 2超聲波混合均勻，得到甲基 苯基硅油四氯化碳混合液；然后將第(1)步制備出的Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗 上，滴加甲基苯基硅油四氯化碳混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打 開真空泵抽濾10分鐘。待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中17(TC條件下保溫10分鐘后 冷卻至室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。(3) 堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的性能測(cè)試采用三電極體系，以1.0mol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，以步驟(2)所制得的堿性 介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化 學(xué)工作站(CHI660b，上海辰華儀器公司)上采用多電流階躍計(jì)時(shí)電位法記錄電位隨時(shí)間的 變化曲線得到電位-時(shí)間曲線，電流階躍范圍為10mA 100mA，階躍時(shí)間間隔60s，結(jié)果顯 示抗溺水性能良好，效果圖同于圖1中曲線2。實(shí)施例4、以二乙基硅油作為抗溺水劑制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的具體步驟如下 步驟(1)同實(shí)施例1步驟(1) (2)制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為50mPa's的二乙基硅油汽油按體積比1 : 4超聲波混合均勻，得到二乙基硅油 汽油混合液；然后將第(1)步制備出的Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上，滴加二乙 基硅油汽油混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵抽濾5分鐘。 待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中120'C條件下保溫20分鐘后冷卻至室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。(3)堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的性能測(cè)試-采用三電極體系，以1.0mol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，以步驟(2)所制得的堿性 介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化 學(xué)工作站(CHI660b，上海辰華儀器公司)上采用采用多電流階躍計(jì)時(shí)電位法記錄電位隨時(shí) 間的變化曲線得到電位-時(shí)間曲線，電流階躍范圍為10mA 100mA，階躍時(shí)間間隔60s，對(duì) 應(yīng)圖1中的曲線3。實(shí)施例5、以乙基含氫硅油作為抗溺水劑制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的具體步驟如下 步驟(1)同實(shí)施例1步驟(1)(2) 制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為70mPa.s的乙基含氫硅油煤油按體積比1 : 7超聲波混合均勻，得到乙基含氫 硅油煤油混合液；然后將第(1)步制備出的Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上，滴加 乙基含氫硅油煤油混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵抽濾 15分鐘。待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中17(TC條件下保溫10分鐘后冷卻至室溫，從 而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。(3) 堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的性能測(cè)試采用三電極體系，以1.0mol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，以步驟(2)所制得的堿性 介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化 學(xué)工作站(CHI660b，上海辰華儀器公司)上采用強(qiáng)制電流計(jì)時(shí)電位法記錄電位隨時(shí)間的變 化曲線得到電位-時(shí)間曲線，強(qiáng)制電流10mA;初始電位-0.1V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，終 止電位-1.0V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，對(duì)應(yīng)圖2中的曲線3。實(shí)施例6、以甲基烷氧基硅油作為抗溺水劑制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的具體步驟如下-步驟(1)同實(shí)施例1步驟(1)(2)制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極 將粘度為100mPa-s的甲基烷氧基硅油丙酮按體積比1 : IO超聲波混合均勻，得到甲基垸氧基硅油丙酮混合液；然后將第(2)步制備出的Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上， 滴加甲基烷氧基硅油丙酮混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空 泵抽濾10分鐘。待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中100'C條件下保溫30分鐘后冷卻至 室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。(3)堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的性能測(cè)試 采用三電極體系，以1.0mol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，以步驟(2)所制得的堿性 介質(zhì)屮抗溺水氣體多孔電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化 學(xué)工作站(CHI660b，上海辰華儀器公司)上采用強(qiáng)制電流計(jì)時(shí)電位法記錄電位隨時(shí)間的變 化曲線得到電位-時(shí)間曲線，強(qiáng)制電流10mA;初始電位-0.1V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，終 止電位-1.0V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，對(duì)應(yīng)圖2中曲線2。對(duì)比實(shí)驗(yàn) 對(duì)比實(shí)驗(yàn)l、電解質(zhì)水溶液中傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極的抗水淹性能評(píng)價(jià)以1.0 mol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，采用三電極體系，以傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔 電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化學(xué)工作站(CHI660b， 上海辰華儀器公司)上采用多電流階躍計(jì)時(shí)電位法進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。其中電流階躍范圍為10 mA 100rnA，階躍時(shí)間間隔60s，終止電位-1.0V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，電極測(cè)試過程持續(xù) 通氧，對(duì)應(yīng)圖1中曲線1。對(duì)比實(shí)驗(yàn)2、電解質(zhì)水溶液中傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極的抗水淹性能評(píng)價(jià)以1.0 mol/L的KOH水溶液為電解質(zhì)溶液，采用三電極體系，以傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔 電極為工作電極，汞/氧化汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極在電化學(xué)工作站(CHI660b， 上海辰華儀器公司)上采用強(qiáng)制電流計(jì)時(shí)電位法進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。其中強(qiáng)制電流10mA，終止 電位-1.0V (相對(duì)汞/氧化汞參比電極)，電極測(cè)試過程持續(xù)通氧，對(duì)應(yīng)圖2中曲線1。本發(fā)明的試驗(yàn)結(jié)果傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極和堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的多電流階躍曲線圖(圖 l)表明傳統(tǒng)Mn02/C電極的氧還原反應(yīng)僅能維持最大50mA的電流，電流繼續(xù)增加氧還原反應(yīng)便因水淹供氧不足而崩潰(曲線l);而含有硅油的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極最大 能維持100mA的電流(曲線2)，比傳統(tǒng)Mn02/C電極能維持的最大電流增加了 50mA。傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極和堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極在強(qiáng)制電流下的電位一時(shí) 間曲線圖(圖2)表明傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極的氧還原反應(yīng)在10mA電流下僅持續(xù)了 4 個(gè)小時(shí)，而堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極卻能維持7小時(shí)而極化電位沒有明顯的衰減(曲 線2)，表明硅油的加入確保了氣體多孔電極中的供氧通道不為水所占據(jù)，且能為電極的氧還 原反應(yīng)持續(xù)不斷的供給氧氣，較為完美的闡釋了堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極優(yōu)異的抗水 淹性能。
權(quán)利要求
1、一種堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，具體的方法步驟包括(1)制備傳統(tǒng)MnO2/C氣體多孔電極按二氧化錳∶碳粉∶聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比1∶6∶2的比例稱取二氧化錳、碳粉、聚四氟乙烯乳液，二氧化錳的含量控制在2mg/cm2，混合后加熱攪拌成團(tuán)狀，在雙輥壓膜機(jī)上將團(tuán)狀物碾壓成厚度為0.2mm的膜制成催化層，將60％聚四氟乙烯與乙炔黑按3∶2的質(zhì)量比混合后碾壓制成防水層，厚度為0.4mm；將催化層、不銹鋼網(wǎng)導(dǎo)電骨架、防水層按順序迭合后在液壓機(jī)上以5MPa的壓力冷壓成型，最后在真空中340℃下燒結(jié)得到傳統(tǒng)MnO2/C氣體多孔電極；其特征在于(2)制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為5～100mPa·s的硅油∶易揮發(fā)性溶劑按體積比1∶0.5～10超聲波混合均勻，得到硅油混合液，然后將第(1)步制備出的傳統(tǒng)MnO2/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上，滴加硅油混合液于傳統(tǒng)MnO2/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵抽濾5～15分鐘；待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中100～170℃條件下保溫10～30分鐘后冷卻至室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。
2、 按照權(quán)利要求1所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于步驟(2) 所述的硅油為二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基含氫硅油、二乙基硅油、乙基含氫硅油、甲 基烷氧基硅油的其中之一。
3、 按照權(quán)利要求1所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于步驟(2) 所述的易揮發(fā)性溶劑為異丙醇、四氯化碳、二氯甲烷、汽油、煤油、丙酮的其中之一。
4、 按照權(quán)利要求l所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于所述的 具體制備方法的步驟(2):(2) 、制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為15mPa-s的二甲基硅油異丙醇按體積比1 : 1超聲波混合均勻，得到二甲基 硅油異丙醇混合液，然后將第(1)步制備出的傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上，滴加二甲基硅油異丙醇混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵 抽濾10分鐘；待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中120'C條件下保溫20分鐘后冷卻至室 溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。
5、 按照權(quán)利要求1所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于所述的 具體制備方法的步驟(2):(2)、制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為5trfVs的甲基含氫硅油二氯甲烷按體積比1 : 0.5超聲波混合均勻，得到甲 基含氫硅油二氯甲烷混合液，然后將第(1)步制備出的傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極放置在布 氏漏斗上，滴加甲基含氫硅油二氯甲垸混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均 勻后打開真空泵抽濾10分鐘；待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中IO(TC條件下保溫30 分鐘后冷卻至室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。
6、 按照權(quán)利要求1所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于所述的 具體制備方法的步驟(2):(2)、制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極 J將粘度為20mPa，s的甲基苯基硅油四氯化碳按體積比1 : 2超聲波混合均勻，得到甲 基苯基硅油四氯化碳混合液，然后將第(1)步制備出的傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極放置在布 氏漏斗上，滴加甲基苯基硅油四氯化碳混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均 勻后打開真空泵抽濾10分鐘；待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中17(TC條件下保溫10 分鐘后冷卻至室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。
7、 按照權(quán)利要求1所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于所述的 具體制備方法的步驟(2):(2)、制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為50mPa's的二乙基硅油汽油按體積比1 : 4超聲波混合均勻，得到二乙基硅 油汽油混合液，然后將第(1)步制備出的傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上，滴 加二乙基硅油汽油混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵抽濾5 分鐘；待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中12(TC條件下保溫20分鐘后冷卻至室溫，從而 制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。
8、 按照權(quán)利要求l所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于所述的 具體制備方法的步驟(2):(2)、制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為70mPa*S的乙基含氫硅油煤油按體積比1 : 7超聲波混合均勻，得到乙基含 氫硅油煤油混合液，然后將第(1)步制備出的傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏漏斗上， 滴加乙基含氫硅油煤油混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后打開真空泵 抽濾15分鐘，待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中170'C條件下保溫10分鐘后冷卻至室 溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。
9、 按照權(quán)利要求1所述的堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，其特征在于所述的 具體制備方法的步驟(2):(2)、制備堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極將粘度為100mPa，s的甲基烷氧基硅油丙酮按體積比1 : IO超聲波混合均勻，得到甲 基垸氧基硅油丙酮混合液，然后將第(2)步制備出的傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極放置在布氏 漏斗上，滴加甲基烷氧基硅油丙酮混合液于傳統(tǒng)Mn02/C氣體多孔電極上，待其分散均勻后 打開真空泵抽濾10分鐘，待溶劑完全滲入至電極中后在干燥箱中IO(TC條件下保溫30分鐘 后冷卻至室溫，從而制得堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。
全文摘要
一種堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極的制備方法，屬于燃料電池和金屬-空氣電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是將二氧化錳催化劑、碳粉與聚四氟乙烯乳液混合后碾壓制成催化層；將聚四氟乙烯乳液與乙炔黑混合后碾壓制成防水層；將催化層、不銹鋼網(wǎng)導(dǎo)電骨架、防水層按順序迭合后在液壓機(jī)上冷壓成型，真空下燒結(jié)得到傳統(tǒng)MnO₂/C氣體多孔電極。然后將非極性富氧有機(jī)溶劑——硅油滲入到傳統(tǒng)MnO₂/C氣體多孔電極催化層和擴(kuò)散層的孔隙中，干燥后得到堿性介質(zhì)中抗溺水氣體多孔電極。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單，成本低廉和抗溺水性能持久的優(yōu)點(diǎn)，特別適合不宜采用輔助設(shè)施的小型化燃料電池和金屬-空氣電池電堆。
文檔編號(hào)H01M4/88GK101237049SQ20081006927
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者季孟波, 莉 李, 陳四國, 魏子棟 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)