一种平板式高性能薄膜电催化工作电极及制备与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110144600A(43)申请公布日2019.08.20(21)申请号201910423231.6(22)申请日2019.05.21(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人陈燕朱云敏刘茜靳世广何祖韵刘美林(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人罗啸秋(51)Int.Cl.C25B11/06(2006.01)C25B1/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图7页(54)发明名称一种平板式高性能薄膜电催化工作电极及制备与应用(57)摘要本发明属于电催化材料技术领域，公开了一种平板式高性能薄膜电催化工作电极及制备与应用。所述电极包括衬底和衬底上的催化活性材料层；所述催化活性材料层上预留至少一块反应区域，催化活性材料层上除反应区域之外的部分覆盖金集流体，金集流体外接导线；所述衬底为单晶氧化钇稳定的氧化锆衬底或单晶铝酸镧衬底；所述催化活性材料是指PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+α材料，其中α取值范围为0～1。本发明通过单晶的调控，能尽可能的暴露催化剂的活性位点，提高了平板式高性能薄膜电催化工作电极的催化性能。CN110144600ACN110144600A权利要求书1/1页1.一种平板式高性能薄膜电催化工作电极，其特征在于：包括衬底和衬底上的催化活性材料层；所述催化活性材料层上预留至少一块反应区域，催化活性材料层上除反应区域之外的部分覆盖金集流体，金集流体外接导线；所述衬底为单晶氧化钇稳定的氧化锆衬底或单晶铝酸镧衬底；所述催化活性材料是指PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+α材料，其中α取值范围为0～1。2.根据权利要求1所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极，其特征在于：所述单晶氧化钇稳定的氧化锆衬底或单晶铝酸镧衬底的单晶晶面为(100)、(110)或(111)；衬底尺寸大小为2.5*2.5*0.5mm～20*20*0.5mm。3.根据权利要求1所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极，其特征在于：所述反应区域的总面积为1.25*1.25mm～10*5mm。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极，其特征在于：所述衬底为单晶铝酸镧衬底。5.根据权利要求1所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极，其特征在于：所述导线是指银导线，导线使用密闭玻璃管封装。6.根据权利要求1所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极，其特征在于：所述平板式高性能薄膜电催化工作电极表面除反应区域之外的部分涂覆防水涂层。7.权利要求1～6任一项所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在衬底上通过脉冲激光沉积的方法制备催化活性材料层；(2)在步骤(1)所得催化活性材料层上预留至少一块反应区域，催化活性材料层上除反应区域之外的部分通过离子溅射制备金集流体；(3)将步骤(2)的金集流体部分外接导线，得到所述平板式高性能薄膜电催化工作电极。8.根据权利要求7所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述离子溅射的时间为100～500s。9.根据权利要求7所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极的制备方法，其特征在于：所述平板式高性能薄膜电催化工作电极表面除反应区域之外的部分涂覆防水涂层进行防水处理，所述防水涂层的材料为环氧树脂胶。10.权利要求1～6任一项所述的一种平板式高性能薄膜电催化工作电极在电解水中的应用。2CN110144600A说明书1/6页一种平板式高性能薄膜电催化工作电极及制备与应用技术领域[0001]本发明属于电催化材料技术领域，具体涉及一种平板式高性能薄膜电催化工作电极及制备与应用。背景技术[0002]目前，在众多的新能源原料的选取中，氢气原料具有非常大的潜能。氢能设备不仅比能量高、安全性能好，而且因其在能量转换过程中完全没有污染产生，作为新能源转换设备具有广阔的发展前景。目前，制备氢能的最理想的方法是电解水。随着科技的进步及市场的不断发展，提升电解水的效率日益显得重要而迫切。因此多功能催化剂的发展显得尤为重要，如今，除了提升电极的催化活性来实现电解水的能量消耗之外，对现有电催化催化剂的改性也是比较热门的研究方向之一，主要是通过暴露更加多的活性位点提高体系电解水的有效催化效率。[0003]目前发现的有效的电解水催化剂主要为贵重金属氧化物及贵金属合金，对于氧析出(OER)催化剂为IrO2和RuO2等，对于氢析出(HER)催化剂为Pt和Pt合金等。由于贵金属类催化剂的制备成本高，易中毒等问题难以在实际电解水中规模化应用。近年来，随着Ca1.5Sr0.5Co1.