[发明专利]乳糖燃料电池及构建该燃料电池的PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑电极

说明书

本发明涉及乳糖燃料电池及构建该燃料电池的PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑电极。以PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成三电极系统，将该三电极系统置于乳糖溶液和支持电解质中，设置初始电位为‑0.2V，终止电位为1V，记录1mmol/L、2mmol/L、3mmol/L、4mmol/L、5mmol/L乳糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法对电极电催化氧化乳糖溶液的控制过程进行分析。本发明目的在于提供一种贵金属修饰电极对乳糖具有良好的催化氧化作用，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种基于碳布的纳米镍/纳米铜/纳米铂复合电极(PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑电极)在乳糖溶液电催化氧化构建乳糖燃料电池的应用。

背景技术

随着社会的发展，对化石燃料的需求飞速增长，加速了化石燃料的枯竭及其对环境的严重污染，因而限制人类社会的发展和严重影响人类健康。为了减轻化石燃料对环境的污染和对人类健康的影响，找到化石燃料的替代品至关重要。目前世界各地积极且广泛的开展可在生能源的技术研究和开发利用。目前，化石燃料的主要替代品有生物柴油、液态氢气、太阳能、风能等，燃料电池也是化石燃料的替代品。该替代品在来源分布，运输等方面优于其他替代品，且燃料电池高清洁、高转化率、低排放等优势被应用于解决能源问题。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种乳糖燃料电池以及构建该燃料电池的电极。

本发明的发明构思是：以碳布为基底和导电层，纳米镍铂颗粒为电化学沉积层，所述纳米铂颗粒沉积在纳米铜颗粒上，纳米铜颗粒沉积在纳米镍颗粒上，纳米镍颗粒沉积在碳布上，制备出PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑电极。在此基础上为乳糖燃料电池的构建提供一种新的方法。

为实现上述目的，本发明PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑电极构建乳糖燃料电池如下：

PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布作阳极，Pt电极作阴极；在阳极池中加入浓度1mol/L的氢氧化钠溶液作为电解质溶液，加入浓度为0.01mol/L的乳糖作为燃料。在阴极池加以pH＝14的氢氧化钠作溶剂的0.01mol/L的乳糖溶液并且通入氧气，两池之间用阴离子交换膜连接，以此构建形成电催化氧化乳糖燃料电池。

乳糖燃料电池以PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成三电极系统，将该三电极系统置于乳糖溶液和支持电解质中，设置电位为-0.2～1.3V，记录1mmol/～5mmol/L乳糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法对电极电催化氧化乳糖溶液的控制过程进行分析。

进一步地，所述支持电解质为1mol/LNaOH，pH为14。

进一步地，所述PtNPs/CuNPs/NiNPs/碳布可塑电极包括：碳布为基底和导电层，纳米镍铂颗粒为电化学沉积层，所述纳米铂颗粒沉积在纳米铜颗粒上，纳米铜颗粒沉积在纳米镍颗粒上，纳米镍颗粒沉积在碳布上。

本发明开发了一种非酶燃料电池阳极，结合纳米材料的优势，以获得一种具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极。本发明利用碳布良好的导电性，制得一种对乳糖具有高灵敏度的电极，且该电极在乳糖为基液时，催化效果好、灵敏度高、选择性好、结构稳定等优点，本燃料电池可用于制作随身充电宝，可用于发电厂及电动汽车等领域。

附图说明

图1为基于碳布的纳米镍/纳米铂复合电极表面形貌图。

图2为乳糖溶液与空白溶液循环伏安曲线对比图。

图3为不同浓度乳糖溶液的循环伏安曲线。

图4为不同浓度的乳糖的标准曲线。