[发明专利]一种Ag修饰La-Mg-Ni型储氢合金的制备方法及其作为DBFC阳极催化剂的应用

说明书

本发明涉及一种Ag修饰La‑Mg‑Ni型储氢合金的制备方法及其作为直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阳极催化剂的应用，将制得的PVP+AgNO₃/La‑Mg‑Ni型储氢合金混合物置于紫外氙灯下照射得到Ag修饰La‑Mg‑Ni型储氢合金，将由上述方法制得到的合金用作直接硼氢化物燃料电池的阳极催化剂。本发明通过采用贵金属Ag对La‑Mg‑Ni储氢合金进行表面修饰，可有效抑制电化学反应过程中储氢合金表面氧化，体现了很好的催化性能；采用紫外光照射法得到目的产物Ag/La‑Mg‑Ni型储氢合金粉末，该方法操作简便、省时，无污染，与惯用的机械球磨法相比，不需要反复抽真空和反复用气体冲洗，大大缩短了制备时间，也避免了Fe杂质混入合金粉末；本合金作为阳极催化剂制备的直接硼氢化物燃料电池可达到较好的放电电压和较长的放电时间。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种Ag修饰La-Mg-Ni型储氢合金的制备方法及其用作直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阳极催化剂的应用。

背景技术

随着人类对能源的需求日益增加，开发新能源和新能源技术越来越受到人们的重视。直接硼氢化物燃料电池(Direct Borohydride Fuel Cell,DBFC)利用硼氢化物的碱性溶液作为燃料、O₂/空气/H₂O₂为氧化剂，在催化剂作用下发生氧化、还原反应，将BH₄^-化学能在阳极催化剂作用下直接转化为电能的装置。该燃料电池中所用燃料——硼氢化物是一类含氢量很高的化合物，硼氢化物化学能的利用实质是氢能的利用。可见，DBFC是将氢能和燃料电池结合在一起的一种新能源技术。DBFC作为一种新型燃料电池，由于具有理论电压高(阴极为氧气时，为1.64V)、能量密度大(～9300Wh/kg)、无污染、安全等优点，受到国内外研究者的广泛关注。然而，DBFC性能很大程度上取决于硼氢化物在阳极上发生的电化学反应，而阳极上的电化学反应又直接受阳极催化剂的控制。因此，有关DBFC方面的研究多数都集中在其阳极催化剂。

用于阳极催化的有贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属例如Pt、Pd、Au、Ag等直接催化对电化学氧化反应具有良好的催化活性；还有研究将贵金属用电化学沉积法沉积在碳载体上进行催化。Amendola等用电化学沉积法将Au粒子沉积到碳布上作阳极，扫描电镜发现，Au粒子均匀分散在碳布上；Chatenet等还通过循环伏安法比较了块状金属和以碳为载体的纳米金属颗粒的催化活性，发现BH₄^-在以碳为载体的纳米金属上的起峰电位比在块状金属上降低了约0.1V，表现出较好的动力学性能。然而，贵金属昂贵的价格使其作为催化剂的应用受到极大限制。非贵金属催化主要为储氢合金的催化，储氢合金作为DBFC阳极催化剂不仅具有直接催化能力，而且还可以将水解反应产生的氢吸附(或存储)，再以电能形式释放出来，通过双重作用来提高燃料利用率。与贵金属相比，储氢合金在成本上有一个大幅度的下降。因而储氢合金被认为是一种极具潜力的非贵金属DBFC阳极催化剂。但相比于贵金属，储氢合金催化剂催化活性比较低，主要是储氢合金表面在碱性电解液中极易氧化，容易形成惰性电极。如何保护储氢合金催化剂不氧化，提高其催化性能，发挥其特有的催化特性是需要我们解决的一个问题。

发明内容

本发明的首要发明目的在于提出了一种贵金属Ag修饰La-Mg-Ni型储氢合金的制备方法，利用紫外照射法用贵金属Ag修饰La-Mg-Ni型储氢合金，使储氢合金的表面不易被氧化；本发明的第二发明目的在于提出了该方法制备的Ag修饰La-Mg-Ni型储氢合金；本发明的第三发明目的在于提出该储氢合金在直接硼氢化物燃料电池(DBFC)制备中的应用，能够大大增加电池阳极反应的转移电子数，并且成本远低于直接使用贵金属。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：

本发明一种Ag修饰La-Mg-Ni型储氢合金及其制备方法和在直接硼氢化物燃料电池制备中的应用所解决的技术问题可以采取以下方案来实现：一种Ag修饰La-Mg-Ni型储氢合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：