微型电化学发电装置制造方法及图纸

一种微型电化学发电装置，由电解池、阳极、气体扩散电极、气体室构成，阳极位于电解池底部，通过导线接负载一端，气体扩散电极位于气体室外表面，通过导线接负载另一端；所述的微型电化学发电装置可以两组串联或并联；用本实用新型专利技术进行实验可了解燃料电池和金属／空气电池的基本原理，能够了解这两类电池的基本结构，掌握使用方法和性能测试方法，并可进行化学和物理实验，可用于基础教学和学生实验。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电化学领域，更详细地是涉及适用于燃料电池和/或金属/空气电池教学、科研等实验的微型电化学发电装置。至今，燃料电池仍是全世界的攻关项目，仅有很少市售产品。这些产品主要用于大功率设备使用，例如用于建立燃料电池电厂发电、用于汽车动力以减少污染物排放等等。金属/空气电池产品亦主要用于军事战地设备的电源、水下装置的电源或给二次电池充电等。一般功率都比较大。以上所述的一些产品均不能随意拆卸组装，所以无法提供教学和科研使用。本专利技术的目的是提供一种专用于教学、科研实验的微型电化学发电装置，通过这种装置能够了解燃料电池和金属/空气电池的基本原理，能够了解这两类电池的基本结构，掌握使用方法和性能测试方法，并可进行化学和物理实验，可用于基础教学和学生实验。本技术的微型电化学发电装置主要由电解池、阳极、气体扩散电极、气体室构成，阳极位于电解池底部，通过导线接负载一端，气体扩散电极位于气体室外表面，通过导线接负载另一端。阳极位于电解池底部，安装时留适当空隙以利于电解池内的电解液流动。气体扩散电极是阴极，固定在气体室外表面，空气从气体室进入扩散到气体扩散电极进行还原反应。电解液的体积可以根据需要变化，但必需使阳极和阴极通过电解液导通。所述负载可以是电流表或电压表或小电机、灯泡等。上述电池可以有两组，可以是两组相同或不同的电池，以便进行燃料电池和/或金属/空气电池串、并联实验。本技术与现有技术相比，具有如下优点1、本技术与能分拆组装、小体积多功能，适用于中学至大学教学和实验。2、此装置结合了燃料电池和金属/空气电池的特点，可分别或同时进行燃料电池和金属/空气电池两大类电池的实验和演示。3、此装置包含有两个电池系统时，可同时进行两个不同电池体系的实验和演示，也可进行两个相同电池的串联或并联实验和演示。4、利用此装置还可进行温度、电解质成分、溶液pH值、电极面积、电极材料等因素对电池电流、电压输出的影响的实验和演示。亦可通过电学指标测量和计量反应物消耗数来进行电化学参数计算。5、装置结构简单、安全可靠，可拆卸，易清洗，便于携带。图1是本技术微型电化学发电装置结构示意图；图2是由两个电池构成的微型电化学发电装置结构示意图；图3是图1中气体扩散电极的结构示意图。下面结合实施例和附图说明本技术最佳实施方案。实施例1如图1所示，阳极2位于电解池1的底部，安装时适当留有空隙以利于电解液3流动，阳极2通过导线与插座4连接，气体扩散电极5固定在气体室6外表面，空气从气体室6扩散到气体扩散电极5进行还原反应，气体扩散电极5通过导线与电解池1上方的插座4连接，电解液3的体积可以根据需要变化，但必需使阳极和阴极通过电解液导通。插座4用于外线路连接，可以接电流表或电压表或直接联接负载如小电机、灯泡等，构成一个电池。如图2所示，微型电化学发电装置可以由两个图1所示的电池构成，可同时进行两个不同电池体系的实验和演示，也可进行两个相同电池的串联或并联实验和演示。如图3所示，导电基底材料7可以是编织的或膨胀拉伸的网状金属材料，包括镍、铜、不锈钢、铂、金及性能稳定的合金，也可以是碳布、碳纸等非金属导电体；导电基底材料7两侧面是有粘结料的防水层8和8’，防水层的主要材料为碳，它可以是有足够大的比表面和导电性的各种碳粉，其中典型的粘结料为热塑型颗粒状聚合物PTFE(聚四氟乙烯)，这两层防水层允许气体通过但不允许渗水。最外层为催化剂层9和9’。催化剂的种类根据不同的要求而定。其中包括Mn、Co、Ni、Mn/Co、Pt、Pt/Ru、Pt/WO3、Pt/Ru/WO3、Pt/Sn、Pt/Ru/Os、Pt/Co/Ni、Pt/Ru/Os/Ir，等等。这些催化剂均匀附着在高比表面的活性碳粉上，加粘结料在适当的热处理条件下成型。这类催化剂亦可用于燃料电池的阳极催化剂来氧化氢和各种燃料。实施例2按图1安装好一个单电池，阳极为0.25mm厚的铝薄片，阴极为含锰钴二元催化剂的气体扩散电极。加入约40ml 3％氯化钠溶液阳极浸入面积为10cm2，阴极浸入面积为16cm2。在室温下测量得到的电流为200mA，电压为1.1V。实施例3按图1安装好一个单电池，阳极为含铂催化剂电极，阴极为含贵金属催化剂的气体扩散电极。加入35ml稀硫酸溶液，再加入5ml甲醇混匀，阳极浸入面积为20cm2阴极浸入面积为20cm2，加热至60℃电池输出电流为150mA，电压为0.5V。实例4按图1安装好一个单电池，阳极为含铂催化剂电极，阴极为含银催化剂的气体扩散电极。加入1mol dm-3KOH/1mol dm-3葡萄糖溶液，阳极浸入面积为20cm2，阴极浸入面积为20cm2，常温下开路电位为1伏，电池输出电流为100mA时，电压为0.6V。实例5按图2安装好二个单电池，阳极均为铝片，阴极均为含非贵金属催化剂的气体扩散电极。各加入约40ml稀氢氧化钾溶液。电极浸入面积均为10cm2。实验A将两电池串联连接，测得电流为180mA，电压为2.0V。实验B将两电池并联连接，测得电流为350mA，电压为1.1V。权利要求1.一种微型电化学发电装置，其特征在于主要由电解池、阳极、气体扩散电极、气体室构成，阳极位于电解池底部，通过导线接负载一端，气体扩散电极位于气体室外表面，通过导线接负载另一端。2.一种由根据权利要求1所述的微型电化学发电装置的两组串联或并联构成的微型电化学发电装置，3.根据权利要求1或2所述的微型电化学发电装置，其特征在于气体扩散电极的结构是导电基底材料两侧面是有粘结料的防水层，最外层为催化剂层。专利摘要一种微型电化学发电装置,由电解池、阳极、气体扩散电极、气体室构成,阳极位于电解池底部,通过导线接负载一端,气体扩散电极位于气体室外表面,通过导线接负载另一端;所述的微型电化学发电装置可以两组串联或并联;用本技术进行实验可了解燃料电池和金属/空气电池的基本原理,能够了解这两类电池的基本结构,掌握使用方法和性能测试方法,并可进行化学和物理实验,可用于基础教学和学生实验。文档编号H01M12/06GK2470966SQ01215590公开日2002年1月9日 申请日期2001年3月13日 优先权日2001年3月13日专利技术者沈培康 申请人:华南理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型电化学发电装置，其特征在于主要由电解池、阳极、气体扩散电极、气体室构成，阳极位于电解池底部，通过导线接负载一端，气体扩散电极位于气体室外表面，通过导线接负载另一端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈培康，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]