[发明专利]一种直接甲醇燃料电池抗毒化的方法

说明书

本发明提供一种直接甲醇燃料电池抗毒化的方法，所述直接甲醇燃料电池所用燃料为工业甲醇或含有异丙醇杂质的甲醇；所述直接甲醇燃料电池运行过程中，阴极气体供应采用间歇的供应方式，在阴极气体停止供应时间范围内于所述直接甲醇燃料电池阴极施加一0.2‑0.82V的电压。根据本发明设计可有效解决工业甲醇中含有的异丙醇导致催化剂中毒从而引起电池性能衰减的问题。该方法操作简单，可实现在电池运行过程中的操作。采用本发明设计操作方式在直接甲醇燃料电池中可以实现以廉价的工业甲醇替代昂贵的色谱纯甲醇，降低了直接甲醇燃料电池操作成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体的说涉及一种采用工业甲醇或含有异丙醇杂质的甲醇为燃料的直接甲醇燃料电池抗毒化的方法。

背景技术

燃料电池是一种通过化学反应将储存在化合物燃料中的化学能直接转化为电能的装置。质子交换膜燃料电池通常由阳极、阴极及质子交换膜组成。在电池运行过程中，燃料在阳极催化剂表面发生氧化反应生成质子和电子，质子通过质子交换膜到达阴极，氧气在阴极催化剂表面与质子发生还原反应生成水，电子则通过外电路做功到达阴极。

直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池中的一种，其以甲醇水溶液作为阳极燃料在阳极催化剂表面发生甲醇氧化反应生成质子和二氧化碳。甲醇燃料电池在实际操作过程中均采用色谱纯甲醇为燃料，由于其纯度较高，因而价格昂贵。工业甲醇具有低廉的价位优势，但工业甲醇中含有大量的杂质离子与有机杂质物种，该杂质物质会引起催化剂中毒从而导致电池在运行过程中性能严重衰减。

发明内容

本发明是为了解决直接甲醇燃料电池运行过程中采用工业甲醇引发电池性能迅速衰减问题提出的一种有效解决工业甲醇中有机物种异丙醇引发的电池性能衰减的操作方法。

本发明采用以下具体方式来实现：

一种直接甲醇燃料电池抗毒化的方法，所述直接甲醇燃料电池，包括两个端板和置于两个端板间的单体电池，所述单体电池包括双极板和膜电极，所述膜电极包括阳极催化层、质子交换膜和阴极催化层。

一种直接甲醇燃料电池抗毒化的方法，所述直接甲醇燃料电池所用燃料为工业甲醇或含有异丙醇杂质的甲醇；

所述直接甲醇燃料电池运行过程中，阴极气体供应采用间歇的供应方式，在阴极气体停止供应时间范围内于所述直接甲醇燃料电池阴极施加一0.2-0.82V的电压。理论上毒化物质丙酮在0-0.15V电压下发生还原反应，生成异丙醇，避免了毒物丙酮对催化剂活性表面积的覆盖，进而避免了电池性能的急剧衰减。

所述阴极气体间歇供应过程中，所述相邻的连续供气时间长度与停止供气时间长度的比为1：2-3600：3。

所述停止供气的最小时间为5s，较优为20s，最优为30s。

所述连续供气的最长时间为60min，较优为30min，最优为15min。

所述阴极气体间歇供应过程中，所述相邻的连续供气时间长度与停止供气时间长度的比较优为15：0.5-30：0.333。

所述阴极气体间歇供应过程中，所述相邻的连续供气时间长度与停止供气时间长度的比最优为10：0.5-20：0.333。

于所述直接甲醇燃料电池阴极施加一0.2-0.82V的电压是指,所述直接甲醇燃料电池阴极与一直流电源的正极相连,所述直接甲醇燃料电池阳极与一直流电源的负极相连,于所述直接甲醇燃料电池阴极和阳极之间施加一0.2-0.82V的电压。

所述施加的电压优选范围为0.3-0.7V；最优范围为0.35-0.6V。电压在上述范围内，因甲醇氧化更易进行且不会对催化剂造成影响的原因，效果更为显著。

所述直接甲醇燃料电池为直接甲醇燃料电池单电池，或直接甲醇燃料电池电池，或直接甲醇燃料电池系统。