[发明专利]以二茂铁为阴极催化剂的直接硼氢化钠燃料电池

权利要求书

1.一种以二茂铁为阴极催化剂的直接硼氢化钠燃料电池，以含10wt％NaBH₄和5wt％NaOH的碱性硼氢化钠水溶液为燃料；以空气或纯氧为氧化剂；以全氟磺酸基树脂为电解质；阳极催化剂是以下一种或几种的混合物：贵金属类催化剂Pt、Pd、Au、Ag及它们的合金，非贵金属催化剂Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Ti及它们的合金；其特征在于，该燃料电池的阴极以二茂铁为阴极催化剂；

所述燃料电池的阴极是通过以下步骤制备的：

(1)将二茂铁溶解在有机溶剂中，有机溶剂与二茂铁的质量比为1∶0.1～5，然后在二茂铁溶液中，按二茂铁溶液与分散剂的质量比为1∶0.1～2加入分散剂，调制成二茂铁调制溶液；

(2)在上述二茂铁调制溶液中按照催化剂担载量的要求加入炭黑，二茂铁调制溶液与炭黑的质量比范围为1∶0.1～10；超声搅拌均匀后过滤，用蒸馏水、去离子水或纯净水清洗，干燥后制得二茂铁-炭黑催化剂；

(3)将二茂铁-炭黑催化剂与分散剂、水按照1∶0.1～1∶0.1～5的比例混合后调制成浆料，然后均匀涂覆在阴极基体上，自然晾干后得到以二茂铁为催化剂的阴极；

所述分散剂由全氟磺酸基树脂、无水甲醇、无水乙醇和水组成，其质量比范围为：全氟磺酸基树脂∶无水甲醇∶无水乙醇∶水为1∶0.1～40∶0.1～40∶0.1～40。

2.根据权利要求1所述的直接硼氢化钠燃料电池，其特征在于，所述阴极基体为经憎水处理的碳布、碳纸或泡沫镍，其制备方法如下：

将作为基材的碳布、碳纸或泡沫镍浸没在聚四氟乙烯乳液中，浸渍3分钟后取出，置于滤纸上25秒，去除过剩的聚四氟乙烯乳液；然后在350℃下煅烧一小时，自然冷却至室温即可得到经憎水处理的碳布、碳纸或泡沫镍；聚四氟乙烯乳液是在聚四氟乙烯中加入纯净水，稀释至比重为1.10克/厘米³。

3.根据权利要求1所述的直接硼氢化钠燃料电池，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、正己烷、石油醚、环己烷、四氯化碳、三氯乙烯、二硫化碳、甲苯、苯、二氯甲烷、氯仿、乙醚、丙醇、乙醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的直接硼氢化钠燃料电池，其特征在于，所述炭黑为乙炔黑、球形炭黑、超导炭黑中的一种。

5.根据权利要求1所述的直接硼氢化钠燃料电池，其特征在于，所述阳极催化剂通过以下方式制备：所述阳极催化剂通过其盐类作为催化剂的前驱，将该盐类配制成0.1～1mol/L的水溶液，以炭黑或纳米碳管吸收该水溶液，自然晾干或真空加热干燥后，在氢气氛下煅烧，温度为400～800℃，煅烧温度为0.5～2小时。

6.根据权利要求1至5所述的任意一种直接硼氢化钠燃料电池，其特征在于，燃料电池的工作温度范围为室温至摄氏85度。