[发明专利]无碳空气电极及其制备方法

说明书

本发明公开了无碳空气电极及其制备方法。其中，该无碳空气电极包括：泡沫金属层；催化层，所述催化层覆盖在所述泡沫金属的至少部分表面上；以及防水层，所述防水层覆盖在所述催化层和所述泡沫金属的表面上，且所述防水层具有透气孔道。该无碳空气电极避免了现有空气电极的催化层中含碳的问题，解决了空气电极的碳化问题，延长了使用寿命，提高了放电效果。

技术领域

本发明涉及金属燃料电池领域，具体地，涉及无碳空气电极，以及制备无碳空气电极的方法。

背景技术

现有的空气电极的制备工艺，都是将催化膜，防水膜单独压制好之后与导电集流体压合成空气电极，催化剂制备、催化膜及防水膜的压制工艺繁琐，产量低，制备出的空气电极一致性差；导电碳的使用导致空气电极使用过程中存在严重的碳化问题，影响空气电极的使用寿命。

由此，现有的空气电极有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种无碳空气电极，该电极的解决了碳化问题，使用寿命长。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种无碳空气电极。根据本发明的实施例，该无碳空气电极包括：泡沫金属层；催化层，所述催化层覆盖在所述泡沫金属层的至少部分表面上；以及防水层，所述防水层覆盖在所述催化层和所述泡沫金属层的表面上，且所述防水层具有透气孔道。

根据本发明实施例的无碳空气电极，避免了现有空气电极的催化层中含碳的问题，解决了空气电极的碳化问题，延长了使用寿命，提高了放电效果；该催化层与集流体紧密结合，降低空气电极的极化。

另外，根据本发明上述实施例的无碳空气电极还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述催化层是由钴酸镍纳米粒构成的。

根据本发明的实施例，所述泡沫金属层为选自铜、镍、镍铬铁合金、锌铜合金、镍铜合金、镍铬钨合金和镍铁合金的至少一种构成的。

根据本发明的实施例，所述催化层与所述泡沫金属层的质量比为0.1-10：100。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前述空气电极的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在泡沫金属的至少部分表面形成催化层；将表面形成所述催化层的泡沫金属与防水透气膜进行压合处理，在所述催化层和所述泡沫金属的表面上形成防水层，以便得到空气电极中间体；以及将所述空气电极中间体进行焙烧处理，以便得到空气电极。

根据本发明实施例的方法，制备得到的空气电极不含碳，避免了现有空气电极的催化层中含碳的问题，解决了空气电极的碳化问题，延长了使用寿命，提高了放电效果。

另外，根据本发明上述实施例的制备前述空气电极的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，利用水热合成法在所述泡沫金属的至少部分表面形成所述催化层。

根据本发明的实施例，在所述泡沫金属的至少部分表面形成所述催化层的步骤包括：

配置水热反应液；将泡沫金属进行清洁处理，以便得到清洁后的泡沫金属；以及将所述水热反应液和所述清洁后的泡沫金属置于水热反应釜中进行水热反应，以便在所述泡沫金属的至少部分表面形成所述催化层。

根据本发明的实施例，所述水热反应液含有硝酸钴、硝酸镍、尿素、乙醇和分散剂。

根据本发明的实施例，所述硝酸钴的浓度为5-20g/L，所述硝酸镍的浓度为30-60g/L。所述尿素的浓度为5-20g/L，所述乙醇的浓度为5-10g/L，所述分散剂的浓度为1-10g/L。

根据本发明的实施例，所述水热反应的反应温度为90-300℃，反应时间为2-24小时。