[发明专利]一种氧还原阴极寿命的测试装置

说明书

一种氧还原阴极寿命的测试装置及测试方法，采用一装有电解液的壳体，将待测阴极、锌电极集流体、氧析出电极均置于电解液中，以锌电极集流体为负极，以待测阴极或氧析出电极为正极，构成电池体系；将锌电极集流体与电池充放电测试仪的负极相连；充电时，将电池充放电测试仪的正极与氧析出电极连接；放电时，将电池充放电测试仪的正极与待测阴极连接，测试过程由充电、搁置、放电、搁置步骤循环进行。充电过程使得锌电极再生，从而使得氧还原阴极寿命测试过程中免于更换锌电极。

技术领域：

氧还原阴极寿命的测试装置及测试方法。

背景技术：

氧还原(Oxygen Reduction Reaction,ORR)阴极在金属/空气电池及燃料电池中应用广泛，其性能与寿命是ORR阴极最为重要的两个参数。

对于金属/空气电池(如镁/空气、铝/空气、锌/空气等)，当测试ORR阴极寿命时，需要定期更换金属电极。由于金属电极容量及放电电流的差异，电极更换的时间也不同，但金属电极更换的时间一般约为数小时。因此对于长时间阴极寿命测试(数千小时)，金属电极更换工作量巨大，大大限制了ORR阴极寿命测试。

对于锌/空气电池来说，由于锌电极在水溶液体系可以在第三电极(氧析出电极)的辅助下通过电沉积再生，因此可避免锌电极的频繁更换，提高ORR阴极寿命测试效率。

发明内容

为了避免锌电极的频繁更换，在水溶液体系在第三电极的辅助下通过电沉积再生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种氧还原阴极寿命测试装置，包括壳体、氧析出电极、锌电极集流体、密封垫、外固定板；

于壳体右侧面开设有通孔，氧析出电极与锌电极集流体平行放置于壳体内部，且与壳体右侧通孔平行，氧析出电极可放置于锌电极集流体与壳体右侧面通孔之间，或放置于锌电极集流体的远离壳体右侧面通孔一侧；所述外固定板用于固定一待测阴极，固定后所述待测阴极平行置于所述壳体右侧通孔与固定板之间；所述壳体右侧通孔外边缘设置有密封垫。

所述一种固定方式为于外固定板四周边缘处均布有3个以上的通孔，对应的于容器右壁面上开设有3个以上的螺纹孔，3个以上的螺杆分别穿过通孔后与对应的螺纹孔螺合。

外固定板为开设有通孔的环形或U型板，且通孔处于密封垫片所围绕的中空区域内；或者为左侧面开设有流道的板，并与固定板四周或右壁面开设有2个或以上的通孔，实现气体的进出。

所述锌电极集流体为多孔导电材料，如泡沫铜、泡沫镍、铜网、镍网、碳毡、碳纸或碳布中的一种或二种以上。

所述氧析出电极为耐腐蚀材料，如镍、钛、不锈钢中的一种或二种以上。

所述氧析出电极上可负载有催化剂；所述催化剂为具有催化氧析出反应活性的催化剂，如Ir、IrO₂、Ru、RuO₂、NiFe-LDH等。

一种使用所述氧还原阴极寿命测试装置进行氧还原阴极寿命的测试方法，包括待测阴极安装、电解液注入、通入气体与充放电循环步骤。

所述待测阴极安装方法为于容器右壁面依次放置密封垫、待测阴极、外固定板，容器右壁面与密封垫、密封垫与待测阴极催化层侧、待测阴极扩散层侧与外固定板贴接，且容器右壁面通孔处于密封垫片所围绕的中空区域内；

于外固定板施加向容器方向的推力，可使容器右壁面与密封垫、密封垫与待测阴极催化层侧之间密封。

所述电解液为溶解有Zn(II)物种的碱性溶液或盐溶液；