[发明专利]一种用于直接硼氢化物燃料电池的阳极及其制备方法

权利要求书

1.一种用于直接硼氢化物燃料电池的阳极，包括相互叠合的催化层与扩散层，其特征在于：所述扩散层是以碳材料或泡沫镍为基底，并在基底上构筑表面呈微柱状结构的整平层；

所述催化层采用催化硼氢化物氧化的电催化剂、析氢抑制剂和粘结剂的混合物为原料，于整平层表面制备而成；所述电催化剂：析氢抑制剂：粘结剂的混合重量比例5~90%：5~90%：5~90%。

2.按照权利要求1所述阳极，其特征在于：所述炭材料基底为炭纸或炭布；

所述整平层由炭材料和憎水粘结剂组成；包括靠近炭材料基底的平坦层，和附着于平坦层上、远离炭材料基底的微柱状层；所述微柱状层是由垂直于平坦层表面的均匀分布的凸起构成。

3.按照权利要求2所述阳极，其特征在于：所述整平层中的炭材料为活性炭、石墨炭、或高导电炭黑，所述憎水粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯；所述炭材料与憎水粘结剂的重量比例为2：8~8：2。

4.按照权利要求1所述阳极，其特征在于：所述催化层中的电催化剂与析氢抑制剂的金属活性组份以金属单质或合金形式存在；其中，电催化剂的功能为催化硼氢化物发生电化学氧化反应，析氢抑制剂的功能是抑制或降低硼氢化物发生化学水解反应；

所述电催化剂为储氢合金、Ni基催化剂、炭担载Pt基催化剂以及它们的合金催化剂；

所述析氢抑制剂为炭担载Au、炭担载Pd或其混合物；所述炭为活性炭、石墨炭。

5.按照权利要求1所述阳极，其特征在于：所述粘结剂为聚合物电解质，聚合物电解质为全氟磺酸树脂、经过磺化处理的导电离子聚合物、或壳聚糖化学水凝胶。

6.一种权利要求1所述阳极的制备方法，其特征在于：

A、具有微柱状结构整平层的扩散层制备：

1）将炭材料基底浸没于极性有机溶剂中10~30min，进行除油去污处理后干燥；

所述极性有机溶剂为丙酮、无水乙醇、异丙醇中的一种或一种以上的混合溶液；

2）将炭材料和憎水剂按比例分散于分散剂中，混合至均匀后，得到涂敷整平层浆料a；

所述分散剂为炭材料质量的10～20倍；

所述分散剂为无水乙醇、乙二醇、1，2－丙二醇、丙三醇、异丙醇或N，N-二甲基甲酰胺中的一种或一种以上的混合溶液。

所述混合方法为超声震荡、磁力搅拌或者二者的交替应用；

3）将分散均匀的整平层浆料a均匀涂敷于炭材料表面，得到具有平坦整平层的扩散层中间产品，其中炭材料担量为2～6mg/cm²；

所述涂敷方法为刮涂、丝网印刷；

4）将炭材料和憎水剂按比例分散于分散剂中，分散剂为炭材料质量的30～60倍，混合至均匀，得到喷涂整平层浆料b；

所述分散剂为无水乙醇、异丙醇或二者的混合溶液；

所述混合方法为超声震荡、磁力搅拌或者二者的交替应用；

5）将网孔均匀的网材料紧固于炭材料基底表面，将分散均匀的整平层浆料b喷于具有平坦整平层的扩散层中间产品表面，获得具有微柱状结构整平层的扩散层中间产品，其中炭材料担量为1～5mg/cm²；

所述的网材料为平整不锈钢网，网孔范围为50~200目，网丝直径为10~50μm；

6）将5）中所述扩散层中间产品在空气气氛中焙烧并在高于憎水剂的玻璃化温度5～15℃条件下保温40～60min，获得具有微柱状结构结构整平层的扩散层；

B、阳极制备：

1）将电催化剂、析氢抑制剂、聚合物电解质以及分散剂按比例均匀混合，将混合物喷涂于所述扩散层的具有微柱状结构整平层的表面，即得到对硼氢化物化学水解反应具有缓解或抑制作用的催化层；

所述分散剂为无水乙醇、异丙醇或二者的混合溶液；

所述混合方法为超声震荡、磁力搅拌或者二者的交替应用；

2）将所述催化层在分散剂沸点温度下烘干，得到用于直接硼氢化物燃料电池的阳极。