專利名稱：：一種燃料電池用銅銀納米合金陰極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域，具體是一種用于硼氫化鈉/雙氧水燃料電池的陰極。
背景技術(shù)：
：燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的放電裝置。燃料電池具有發(fā)電效率高(能量轉(zhuǎn)化效率可以達到45%60%，火力發(fā)電和核電的效率大約在30%40%)、環(huán)境污染少(有害氣體SOx、NOx及巡的排放大大低于傳統(tǒng)發(fā)電方式)、負荷響應(yīng)快、適用范圍廣等特點。燃料電池技術(shù)自發(fā)明以來，已經(jīng)取得了長足地進步。為了提高電池的能量轉(zhuǎn)化效率，研究人員不斷改進電池燃料、氧化劑和催化劑材料，其中催化劑包括陽極催化劑和陰極催化劑兩種，陽極催化劑燃料是在燃料發(fā)生氧化反應(yīng)過程中的催化劑，陰極催化劑是在氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)中的催化劑。目前，對于燃料電池陰極催化劑的研究和開發(fā)已經(jīng)取得了一定的成果。國內(nèi)外的研究人員采用多種不同的生產(chǎn)工藝，制備出具有優(yōu)異性能的陰極催化劑，主要有以下幾種一種是金薄膜。P.K.Raman，S.K.Prashan和A.K.Shukla在JournalofPowerSources(162，2006，1073-1076)公開的文獻“A28-ffportabledirectborohydride-hydrogenperoxidefuel-cellstack，，中，提出了一種硼氫化鈉/雙氧水燃料電池陰極電催化劑材料-金。該技術(shù)方案采用在200目的不銹鋼絲網(wǎng)上電鍍一層厚度為Iym的金作為陰極電催化劑，從文獻中的循環(huán)伏安曲線上可以看出，過氧化氫從0.9V(相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極)開始發(fā)生還原反應(yīng)。一種是鉬/碳。ChoudhuryNA,RamanRK,SampathS禾口ShuklaAK在JournalofPowerSources(2005,143,1-8)公開的文獻"Analkalinedirectborohydridefuelcellwithhydrogenperoxideasoxidant”中，提出了一種硼氫化鈉/雙氧水燃料電池陰極電催化劑材料_鉬，該技術(shù)方案采用溶膠_凝膠法制備鉬/碳電極，其中碳為支撐體，鉬做為陰極電催化劑，在單位電壓為540mV，陰極上測得的最大能量密度為150mWcm_2。一種是納米銀。WeiqianYang,ShaohuaYang,WeiSun,GongquanSun禾口QinXin在JournalofPowerSources(160，2006，1420-1424)公開的文獻“Nanostructuredsilvercatalyzednickelfoamcathodeforanaluminum-hydrogenperoxidefuelcell”中，提出了一種鋁/雙氧水燃料電池陰極電催化劑_納米銀，該技術(shù)方案采用電沉積方法在Imm厚度的泡沫鎳基板上制備納米銀作為陰極電催化劑，其微觀形貌呈現(xiàn)23μm長、IOOnm200nm寬的納米島狀。一禾中是把銀合金。WeiqianYang,ShaohuaYang,WeiSun,GongquanSun禾口QinXin在ElectrochimicaActa(52，2006，9—14)公開的文獻“Nanostructuredpalladium-silvercoatednickelfoamcathodeformagnesium-hydrogenperoxidefuelce11s”中，提出了一種鎂/雙氧水燃料電池陰極電催化劑-鈀銀合金，該技術(shù)方案采用電沉積方法在1.2mm厚度的泡沫鎳基板上制備鈀銀合金作為陰極電催化劑，在相同的測試條件下，鈀銀合金作為陰極催化劑時，測得的最大能量密度為140mWcm_2;而銀作為陰極催化劑時，測得的最大能量密度為IlOmWcnT2。一種是單晶同。KarenL.Stewart禾口AndrewA.Gewirth在Langmuir(2007，23，9911)公開的文獻“MechanismofElectrochemicalReductionofHydrogenPeroxideonCopperinAcidicSulfateSolutions”中，提出了一種可以催化雙氧水還原反應(yīng)的催化劑_單晶銅，從文獻中的循環(huán)伏安曲線上可以看出，過氧化氫在-0.4V(相對與標(biāo)準(zhǔn)氫電極)有一個明顯的還原峰。綜上所述，硼氫化鈉/雙氧水燃料電池的高效陰極電催化劑材料主要采用貴金屬。在全球范圍內(nèi)，貴金屬的儲量稀少，價格昂貴?，F(xiàn)有技術(shù)的燃料電池催化劑極大依賴貴金屬，給整個燃料電池行業(yè)帶來了很大的問題，即貴金屬的產(chǎn)量滿足不了燃料電池行業(yè)的需求，高昂的應(yīng)用成本阻礙燃料電池的推廣，這樣人們就需要用其它一些產(chǎn)量較大，成本較為便宜的金屬或合金作為貴金屬催化劑的替代物。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的技術(shù)中存在的對貴金屬的極大依賴和過高的成本，本發(fā)明提出一種燃料電池用銅銀納米合金陰極及其制備方法。本發(fā)明以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的。所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀；硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(I-X)銅-X銀，其中χ=0.30.7。所述的硼氫化鈉/雙氧水燃料電池用銅銀納米合金陰極的表面形貌為樹枝狀，其中一次枝晶長度為1030μm；二次枝晶之間的間距為500nm1μm，枝晶長度為720μm；三次枝晶之間的間距為1030nm，長度為520nm。本發(fā)明提出的制備過程包括以下步驟步驟1，處理銅箔基體用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面；將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為100W；步驟2，配制溶液所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液；配制電解液時，在50mL去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、85.Img的硝酸銀、121.4mg的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液；配制飽和氯化鉀溶液時，向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液；步驟3，制作鹽橋把90g的硝酸鉀溶解在IOOg去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60°C并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90°C使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液；將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20°C，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋；步驟4，制備銅銀納米合金陰極采用三電極體系；將鉬網(wǎng)和銅箔基體垂直的放置在盛有電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉬網(wǎng)相對應(yīng)，鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離與鉬網(wǎng)的邊長一致；將飽和甘汞電極放置在飽和氯化鉀溶中，將鹽橋的兩端分別置于電解液和飽和氯化鉀溶液中，通過鹽橋?qū)㈦娊庖汉惋柡吐然浫芤哼B接；通過導(dǎo)線將工作電極、輔助電極和參比電極分別與電化學(xué)工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E=-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20°C，采樣間隔為0.lV/s，靈敏度為0.01A/V；通過沉積，得到覆蓋有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，形成了銅銀納米合金陰極。本發(fā)明在制備銅銀納米合金陰極時采用三電極體系是以銅箔基體為工作電極，以鉬網(wǎng)為輔助電極，以飽和甘汞為參比電極。銅銀納米合金陰極對于雙氧水的催化反應(yīng)機理是過氧化氫分子在溶液中擴散，并吸附在陰極電催化劑上，與催化劑表面的自由空穴結(jié)合生成羥基自由基，其次，自由基得到陽極產(chǎn)生的電子，生成氫氧根和新的空穴，依次重復(fù)，就可以實現(xiàn)催化劑對雙氧水還原反應(yīng)的催化，另外，銅銀納米合金陰極可以協(xié)同催化上述反應(yīng)。銅銀納米合金陰極催化劑對于過氧化氫還原反應(yīng)的催化是一個擴散和能量的混合控制機制。本發(fā)明利用電化學(xué)沉積制備了銅銀納米合金樣品，電化學(xué)沉積是指在電場作用下，在一定的電解質(zhì)溶液中由陰極和陽極構(gòu)成回路，通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使溶液中的離子沉積到陰極或陽極表面上而得到我們所需結(jié)構(gòu)的過程。在沉積電位、溫度、沉積時間等實驗條件相同，改變?nèi)芤褐须p氧水的濃度，測量其線性伏安曲線，從雙氧水的還原峰變化觀察到了銅銀納米合金樣品的催化效果。過氧化氫的還原電位越低，反應(yīng)所消耗的能量越少，催化效率越高。由圖3(a)當(dāng)性能表征電解液中雙氧水的濃度為0.5mM時，曲線上過氧化氫的還原峰對應(yīng)電位為-0.28V；當(dāng)雙氧水的濃度為1.OmM時，曲線上過氧化氫的還原峰對應(yīng)電位為-0.30V；當(dāng)雙氧水的濃度為2.OmM時，曲線上過氧化氫的還原峰對應(yīng)電位為_0.38V。由圖3(b)當(dāng)雙氧水的濃度為1.OmM時，曲線上過氧化氫的還原峰對應(yīng)電位為-0.32V。由圖3(c)當(dāng)雙氧水的濃度為1.OmM時，曲線上過氧化氫的還原峰對應(yīng)電位為-0.34V。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的對貴金屬的極大依賴和過高的成本等問題，使用電化學(xué)沉積方法制備銅銀納米合金催化劑，并將其作為硼氫化鈉/雙氧水燃料電池的陰極催化劑。采用銅銀合金成分的陰極電催化劑能有效地降低硼氫化鈉/雙氧水燃料電池陰極電催化劑的應(yīng)用成本，與
背景技術(shù)：
所采用的催化劑相比，本發(fā)明具有成本低、催化效果好的特點。附圖1是銅銀納米合金催化劑的制備流程圖；附圖2是銅銀納米合金催化劑的X射線衍射圖；附圖3是不同組份催化劑的線掃描伏安曲線，其中，a是Cu-Ag(l1)時的催化劑的線掃描伏安曲線。圖中1.過氧化氫的濃度為0.OmM;2.過氧化氫的濃度為0.5mM;3.過氧化氫的濃度為1.OmM;4.過氧化氫的濃度為2.OmM。b是Cu_Ag(37)時的催化劑的線掃描伏安曲線；圖中1.過氧化氫的濃度為0.OmM;2.過氧化氫的濃度為1.OmM。c是Cu-Ag(73)的催化劑的線掃描伏安曲線；圖中1.過氧化氫的濃度為0.OmM;2.過氧化氫的濃度為1.OmM。具體實施方式實施實例1本實施例是一種銅銀納米合金陰極，是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的；所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀。硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(1-x)銅-χ銀，其中χ=0.5，使所述的銅銀納米合金陰極成分中銅和銀的摩爾比為11，產(chǎn)品為黑色薄膜狀。本實施例的微觀形貌為樹枝狀，其中，一次枝晶長度為21μπι;二次枝晶之間的間距為700nm，枝晶長度為13μm；三次枝晶之間的間距為19nm，長度為15nm。制備過程如下步驟1，處理銅箔基體用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面，將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為100W。步驟2，配制溶液所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液。配制電解液時，稱取50mL去離子水裝在燒杯內(nèi)，再分別向去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、85.Img的硝酸銀、121.4mg的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液。配制飽和氯化鉀溶液時向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液。步驟3，制作鹽橋在600°C下將一玻璃管加熱并將其彎成U形管；將U形管自然冷卻。把90g的硝酸鉀溶解在IOOg去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60°C并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90°C使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液。將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20°C，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋。步驟4，制備銅銀納米合金陰極利用CHI660C型電化學(xué)工作站，采用三電極體系，即以銅箔基體為工作電極，以正方形鉬網(wǎng)為輔助電極，以飽和甘汞為參比電極。將鉬網(wǎng)和銅箔基體垂直的放置在盛有通過步驟2得到的電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉬網(wǎng)相對應(yīng)，鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離與鉬網(wǎng)的邊長一致，本實施例中，鉬網(wǎng)為2cmX2cm，故鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離為2cm。將飽和甘汞電極放置在步驟2制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀電解液中，將通過步驟3得到的鹽橋的兩端分別置于兩種電解液中，即通過鹽橋?qū)崿F(xiàn)將兩種電解液連接。通過導(dǎo)線將三個電極分別與CHI660C型電化學(xué)工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E=-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20°C，采樣間隔為0.lV/s，靈敏度為0.01A/V。通過沉積，形成沉積有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，得到了銅銀納米合金陰極。為驗證本實施例的效果，以四塊銅銀納米合金陰極作為陰極，鉬網(wǎng)為陽極，并將四塊作為陰極的銅銀納米合金陰極分別置于四種性能表征電解液中，利用電化學(xué)工作站測試方法中的線掃描伏安法，得到體系的線性伏安曲線。所述的性能表征電解液分別是用50mL去離子水和717.4mg硫酸鈉制成，用50mL去離子水、717.4mg硫酸鈉和2.9mg雙氧水制成，用50mL去離子水、717.4mg硫酸鈉和5.7mg雙氧水制成和用50mL去離子水、717.4mg硫酸鈉和11.^ig雙氧水制成。并將上述四塊銅銀納米合金陰極與一塊置于本實施例中配置的電解液中，成為一組能夠?qū)Ρ鹊你~銀納米合金陰極。通過觀察曲線上雙氧水的還原峰位置變化，表征銅銀納米合金的電催化性能。實施實例2本實施例是一種銅銀納米合金陰極，是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的；所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀。硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(1-x)銅-χ銀，其中χ=0.7，使所述的銅銀納米合金陰極成分中銅和銀的摩爾比為37，產(chǎn)品為黑灰色薄膜狀，本實施例的微觀形貌為樹枝狀，其中，一次枝晶長度為30μm；二次枝晶間距為1μm,枝晶長度為20μm；三次枝晶間距為30nm，長度為20nm。制備過程如下步驟1，處理銅箔基體用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面，將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為100W。步驟2，配制溶液所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液。配制電解液時，稱取50mL去離子水裝在燒杯內(nèi)，再分別向去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、119.Img的硝酸銀、72.8mg的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液。配制飽和氯化鉀溶液時向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液。步驟3，制作鹽橋在600°C下將一玻璃管加熱并將其彎成U形管；將U形管自然冷卻。把90g的硝酸鉀溶解在IOOg去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60°C并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90°C使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液。將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20°C，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋。步驟4，制備銅銀納米合金陰極利用CHI660C型電化學(xué)工作站，采用三電極體系，即以銅箔基體為工作電極，以正方形鉬網(wǎng)為輔助電極，以飽和甘汞為參比電極。將鉬網(wǎng)和銅箔基體垂直的放置在盛有通過步驟2得到的電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉬網(wǎng)相對應(yīng)，鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離與鉬網(wǎng)的邊長一致，本實施例中，鉬網(wǎng)為3cmX3cm，故鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離為3cm。將飽和甘汞電極放置在步驟2制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀電解液中，將通過步驟3得到的鹽橋的兩端分別置于兩種電解液中，即通過鹽橋?qū)崿F(xiàn)將兩種電解液連接。通過導(dǎo)線將三個電極分別與CHI660C型電化學(xué)工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E=-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20°C，采樣間隔為0.lV/s，靈敏度為0.01A/V。通過沉積，得到沉積有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，形成了銅銀納米合金陰極。為驗證本實施例的效果，以兩塊銅銀納米合金陰極作為陰極，鉬網(wǎng)為陽極，并將兩塊作為陰極的銅銀納米合金陰極分別置于兩種性能表征電解液中，利用電化學(xué)工作站測試方法中的線掃描伏安法，得到體系的線性伏安曲線。所述的性能表征電解液是用50mL去離子水和717.4mg硫酸鈉制成和用50mL去離子水、717.4mg硫酸鈉和5.7mg雙氧水制成。并將上述銅銀納米合金陰極與一塊置于本實施例中配置的電解液中的銅銀納米合金陰極對比。通過觀察曲線上雙氧水的還原峰位置變化，表征銅銀納米合金的電催化性能。實施實例3本實施例是一種銅銀納米合金陰極，是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的；所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀。硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(1-x)銅-χ銀，其中χ=0.3，使所述的銅銀納米合金陰極成分中銅和銀的摩爾比為73，產(chǎn)品為黑色薄膜狀，本實施例的微觀形貌為樹枝狀，其中，一次枝晶長度為10μm;二次枝晶間距為500nm,枝晶長度為7μm；三次枝晶間距為lOnm，長度為5nm。制備過程如下步驟1，處理銅箔基體用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面，將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為100W。步驟2，配制溶液所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液。配制電解液時，稱取50mL去離子水裝在燒杯內(nèi)，再分別向去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、51.Img的硝酸銀、160.7mg的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液。配制飽和氯化鉀溶液時向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液。步驟3，制作鹽橋在600°C下將一玻璃管加熱并將其彎成U形管；將U形管自然冷卻。把90g的硝酸鉀溶解在IOOg去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60°C并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90°C使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液。將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20°C，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋。步驟4，制備銅銀納米合金陰極利用CHI660C型電化學(xué)工作站，采用三電極體系，即以銅箔基體為工作電極，以正方形鉬網(wǎng)為輔助電極，以飽和甘汞為參比電極。將鉬網(wǎng)和銅箔基體垂直的放置在盛有通過步驟2得到的電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉬網(wǎng)相對應(yīng)，鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離與鉬網(wǎng)的邊長一致，本實施例中，鉬網(wǎng)為4cmXkm，故鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離為km。將飽和甘汞電極放置在步驟2制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀電解液中，將通過步驟3得到的鹽橋的兩端分別置于兩種電解液中，即通過鹽橋?qū)崿F(xiàn)將兩種電解液連接。通過導(dǎo)線將三個電極分別與CHI660C型電化學(xué)工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E=-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20°C，采樣間隔為0.lV/s，靈敏度為0.01A/V。通過沉積，得到沉積有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，形成了銅銀納米合金陰極。為驗證本實施例的效果，以兩塊銅銀納米合金陰極作為陰極，鉬網(wǎng)為陽極，并將兩塊作為陰極的銅銀納米合金陰極分別置于兩種性能表征電解液中，利用電化學(xué)工作站測試方法中的線掃描伏安法，得到體系的線性伏安曲線。所述的性能表征電解液是用50mL去離子水和717.4mg硫酸鈉制成和用50mL去離子水、717.4mg硫酸鈉和5.7mg雙氧水制成。并將上述銅銀納米合金陰極與一塊置于本實施例中配置的電解液中的銅銀納米合金陰極對比。通過觀察曲線上雙氧水的還原峰位置變化，表征銅銀納米合金的電催化性能。實施實例4:本實施例是一種銅銀納米合金陰極，是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的；所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀。硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(I-X)銅-X銀，其中X=0.4，使所述的銅銀納米合金陰極成分中銅和銀的摩爾比為64，產(chǎn)品為黑色薄膜狀，本實施例的微觀形貌為樹枝狀，其中，一次枝晶長度為15μm;二次枝晶間距為600nm,枝晶長度為10μm；三次枝晶間距為15nm，長度為9nm。制備過程如下步驟1，處理銅箔基體用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面，將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為100W。步驟2，配制溶液所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液。配制電解液時，稱取50mL去離子水裝在燒杯內(nèi)，再分別向去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、68.2mg的硝酸銀、145.8mg的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液。配制飽和氯化鉀溶液時向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液。步驟3，制作鹽橋在600°C下將一玻璃管加熱并將其彎成U形管；將U形管自然冷卻。把90g的硝酸鉀溶解在IOOg去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60°C并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90°C使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液。將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20°C，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋。步驟4，制備銅銀納米合金陰極利用CHI660C型電化學(xué)工作站，采用三電極體系，即以銅箔基體為工作電極，以正方形鉬網(wǎng)為輔助電極，以飽和甘汞為參比電極。將鉬網(wǎng)和銅箔基體垂直的放置在盛有通過步驟2得到的電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉬網(wǎng)相對應(yīng)，鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離與鉬網(wǎng)的邊長一致，本實施例中，鉬網(wǎng)為2cmX2cm，故鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離為2cm。將飽和甘汞電極放置在步驟2制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀電解液中，將通過步驟3得到的鹽橋的兩端分別置于兩種電解液中，即通過鹽橋?qū)崿F(xiàn)將兩種電解液連接。通過導(dǎo)線將三個電極分別與CHI660C型電化學(xué)工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E=-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20°C，采樣間隔為0.lV/s，靈敏度為0.01A/V。通過沉積，得到沉積有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，形成了銅銀納米合金陰極。實施實例5本實施例是一種銅銀納米合金陰極，是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的；所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀。硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(1-x)銅-χ銀，其中χ=0.6，使所述的銅銀納米合金陰極成分中銅和銀的摩爾比為46，產(chǎn)品為黑色薄膜狀，本實施例的微觀形貌為樹枝狀，其中，一次枝晶長度為^ym；二次枝晶間距為900nm，枝晶長度為17μm;三次枝晶間距為^nm,長度為18nm。制備過程如下步驟1，處理銅箔基體用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面，將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為100W。步驟2，配制溶液所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液。配制電解液時，稱取50mL去離子水裝在燒杯內(nèi)，再分別向去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、102.9mg的硝酸銀、97.2mg的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液。配制飽和氯化鉀溶液時向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液。步驟3，制作鹽橋在60(TC下將一玻璃管加熱并將其彎成U形管；將U形管自然冷卻。把90g的硝酸鉀溶解在IOOg去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60°C并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90°C使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液。將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20°C，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋。步驟4，制備銅銀納米合金陰極利用CHI660C型電化學(xué)工作站，采用三電極體系，即以銅箔基體為工作電極，以正方形鉬網(wǎng)為輔助電極，以飽和甘汞為參比電極。將鉬網(wǎng)和銅箔基體垂直的放置在盛有通過步驟2得到的電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉬網(wǎng)相對應(yīng)，鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離與鉬網(wǎng)的邊長一致，本實施例中，鉬網(wǎng)為3cmX3cm，故鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離為3cm。將飽和甘汞電極放置在步驟2制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀電解液中，將通過步驟3得到的鹽橋的兩端分別置于兩種電解液中，即通過鹽橋?qū)崿F(xiàn)將兩種電解液連接。通過導(dǎo)線將三個電極分別與CHI660C型電化學(xué)工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E=-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20°C，采樣間隔為0.lV/s，靈敏度為0.01A/V。通過沉積，得到沉積有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，形成了銅銀納米合金陰極。權(quán)利要求1.一種燃料電池用銅銀納米合金陰極，其特征在于，所述的燃料電池用銅銀納米合金陰極是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的；所述的銅和銀來自于硝酸銅和硝酸銀；硝酸銅和硝酸銀的摩爾比是(I-X)銅-X銀，其中X=0.30.7；所述的硼氫化鈉/雙氧水燃料電池用銅銀納米合金陰極的表面形貌為樹枝狀，其中一次枝晶長度為1030μm；二次枝晶之間的間距為500nm1μm，枝晶長度為720μm；三次枝晶之間的間距為1030nm，長度為520nm。2.一種制備如權(quán)利要求1所述燃料電池用銅銀納米合金陰極的方法，其特征在于，制備過程包括以下步驟步驟1，處理銅箔基體用金相砂紙打磨銅箔基體的一個表面；將打磨好的銅箔基體先置于去離子水中超聲清洗10分鐘，然后再置于丙酮溶液中超聲清洗10分鐘，超聲波功率為IOOff；步驟2，配制溶液所述的溶液包括電解液和飽和氯化鉀溶液；配制電解液時，在50mL去離子水中依次加入594.5mg分子量為10000的聚乙二醇、85.Img的硝酸銀、121.^ig的硝酸銅和510.6mg的硝酸鉀；在加入聚乙二醇、硝酸銀、硝酸銅和硝酸鉀的過程中不斷攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的電解液；配制飽和氯化鉀溶液時，向燒杯中注入50mL的去離子水，再向去離子水中加入37g的氯化鉀并攪拌均勻，得到制備銅銀納米合金陰極所需的飽和氯化鉀溶液；步驟3，制作鹽橋把90g的硝酸鉀溶解在IOOg去離子水中，通過水浴鍋將添加有硝酸鉀的去離子水加熱至60°C并保溫，再加入9.5g的瓊脂，升溫至90°C使瓊脂溶解，得到含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液；將含有硝酸鉀和瓊脂的混合溶液灌入U形管中；混合溶液冷卻至20°C，即形成含有硝酸鉀和瓊脂固體混合物的鹽橋；步驟4，制備銅銀納米合金陰極采用三電極體系；將鉬網(wǎng)和銅箔基體垂直的放置在盛有電解液的容器中的兩端并被浸入在電解液中；銅箔打磨過的表面與鉬網(wǎng)相對應(yīng)，鉬網(wǎng)和銅箔基體之間的距離與鉬網(wǎng)的邊長一致；將飽和甘汞電極放置在飽和氯化鉀溶中，將鹽橋的兩端分別置于電解液和飽和氯化鉀溶液中，通過鹽橋?qū)㈦娊庖汉惋柡吐然浫芤哼B接；通過導(dǎo)線將工作電極、輔助電極和參比電極分別與電化學(xué)工作站連接，在銅箔基體上進行沉積銅銀納米枝晶；沉積時，恒電位E=-0.6V，沉積時間為600s，溫度為20°C，采樣間隔為0.lV/s，靈敏度為0.01A/V;通過沉積，得到覆蓋有銅銀納米合金薄膜的銅箔基體，形成了銅銀納米合金陰極。3.如權(quán)利要求2所述制備燃料電池用銅銀納米合金陰極的方法，其特征在于，所述的三電極體系是以銅箔基體作為工作電極，以鉬網(wǎng)作為輔助電極，以飽和甘汞作為參比電極。全文摘要一種燃料電池用銅銀納米合金陰極及其制備方法，所述的硼氫化鈉/雙氧水燃料電池本是以銅箔為基體，將銅和銀沉積在該銅箔上形成的，銅和銀的摩爾比是(1-x)銅-x銀，其中x＝0.3～0.7。本發(fā)明的表面形貌為樹枝狀，其中一次枝晶長度為10～30μm；二次枝晶之間的間距為500nm～1μm，枝晶長度為4～20μm；三次枝晶之間的間距為10～30nm，長度為2～20nm。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的對貴金屬的極大依賴和過高的成本的問題，使用電化學(xué)沉積方法制備銅銀納米合金催化劑，并將其作為硼氫化鈉/雙氧水燃料電池的陰極催化劑，有效地降低硼氫化鈉/雙氧水燃料電池陰極電催化劑的應(yīng)用成本，并且催化效果好。文檔編號H01M4/86GK102157740SQ20111005163公開日2011年8月17日申請日期2011年3月3日優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日發(fā)明者張吉曄,陳福義申請人:西北工業(yè)大學(xué)