[发明专利]一种含三维立体多孔碳电极的微型无膜燃料电池及其制备方法

权利要求书

1.一种含三维立体多孔碳电极的微型无膜燃料电池，其特征在于，所述微型无膜燃料电池的基板材料表面上有金属电极引线，所述金属电极引线上负载有碳纳米管或碳纤维，所述碳纳米管或碳纤维上负载有催化剂，所述金属电极引线和所述负载有催化剂的碳纳米管或碳纤维构成了三维立体多孔碳电极，所述微型无膜燃料电池的燃料和氧化剂分别以渗透的形式相向穿透流过负载有催化剂的三维立体多孔碳电极发生氧化还原反应，所述基板材料与盖片粘结封装后得到微型无膜燃料电池；所述负载在金属电极上的碳纳米管或碳纤维的厚度为0.1~1mm。

2.根据权利要求1所述的微型无膜燃料电池，其特征在于，所述基板材料为硅片或玻璃片。

3.根据权利要求1所述的微型无膜燃料电池，其特征在于，所述金属电极引线为铬金属薄膜电极引线。

4.根据权利要求1所述的微型无膜燃料电池，其特征在于，所述催化剂为金属催化剂或合金催化剂，所述金属催化剂为铂、钯、铜、金或银，所述合金催化剂为铂、钯、铜、金和银中的几种金属形成的合金催化剂。

5.如权利要求1~4任一项所述一种含三维立体多孔碳电极的微型无膜燃料电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）在基板材料上制备金属电极引线；

（2）在金属电极引线上负载碳纳米管或碳纳米纤维；

（3）在碳纳米管或碳纳米纤维上负载催化剂；

（4）将上述基板材料与盖片粘结封装后得到微型无膜燃料电池。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述在金属电极上负载碳纳米管或碳纳米纤维的方法为：直接沉淀法、电泳沉积法或直接生长法。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述直接沉淀法的步骤为：将碳纳米管或碳纤维超声分散于丙酮溶液中，将混合液滴加到所述金属电极引线表面沉淀，再经50℃~80℃，15~30min烘干即可。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述电泳沉积法的步骤为：取浓度为0.5~2g/l的碳纳米管水溶液或碳纤维水溶液，沉积电压为1~2v，沉积时间为5~10 h。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述直接生长法负载所述碳纳米管的工艺步骤为：先在所述金属电极引线表面电泳沉积Ni，沉积电压为3~5v，沉积时间为15~30s，然后采用微波等离子体装置直接生长碳纳米管，微波功率为250~350W，生长时间为30~60min，工作气压为2.5~3.5kpa，氢气流量为50~55 cm³/min，甲烷流量为3.3~3.5 cm³/min；所述直接生长法负载所述碳纤维的工艺步骤为：先在所述金属电极引线表面电泳沉积Ni，沉积电压为1~3v，沉积时间为15~30s，然后采用微波等离子体装置直接生长碳纤维，微波功率为200~300W，生长时间为30~60min，工作气压为4~5kpa，氢气流量为50~55 cm³/min，甲烷流量为3.3~3.5 cm³/min。