[发明专利]一种无膜的直接醇燃料电池及其制造方法无效

专利信息
申请号: 201210431264.3 申请日: 2012-11-02
公开(公告)号: CN102916209A 公开(公告)日: 2013-02-06
发明(设计)人: 易清风;孙丽枝;张玉晖;唐梅香;楚洁;肖兴中 申请(专利权)人: 湖南科技大学
主分类号: H01M8/10 分类号: H01M8/10;H01M4/88;H01M4/90
代理公司: 张家界市慧诚商标专利事务所 43209 代理人: 高红旺
地址: 411201 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要: 发明公开了一种无膜的直接醇燃料电池及其制造方法,本发明的主要内容包括(1)首先,通过调节氯化钯、氯化镍和多壁碳纳米管混合溶液的pH值,用硼氢化钠还原剂将氯化钯和氯化镍还原,制备多壁碳纳米管负载的PdNi纳米催化剂颗粒(PdNi/MWCNT);(2)以乙醇为溶剂,采用水热法制备多壁碳纳米管负载的AgCo催化剂颗粒(AgCo/MWCNT);(3)将PdNi/MWCNT颗粒制备成阳极片,将AgCo/MWCNT颗粒制备成气体扩散电极;(4)以上述阳极和气体扩散电极组成无膜的直接醇燃料电池,电解液为含醇的氢氧化钠溶液。本发明的这种无膜直接醇燃料电池采用非铂金属(钯-镍或银-钴)作为电极材料,电催化活性强且性能稳定,而且没有使用离子交换膜,电池成本大大下降。
搜索关键词: 一种 直接 燃料电池 及其 制造 方法
【主权项】:
一种无膜的直接醇燃料电池的制造方法,其特征在于,包括步骤:(1)将一定量的多壁碳纳米管(MWCNT)与PdCl2溶液120 mL和NiCl2 溶液20 mL混合后,再往其中加入50 mL水,超声30 min 后再搅拌1~5h;然后,在搅拌下,用1~3mol·L‑1 NaOH调节悬浮液pH 值至8,缓慢滴入3~7 mLNaBH4(百分比50%)溶液,超声20 min 后继续搅拌1 h;用二次水洗涤,于60 ℃干燥,得到MWCNT负载的PdNi纳米催化剂颗粒(PdNi/MWCNT);其中,PdCl2溶液浓度为3~10 mmol·L‑1,NiCl2 溶液浓度为4~15 mmol·L‑1,多壁碳纳米管(MWCNT)的质量为0.1 ~ 0.3 g; (2)将硝酸银与Co(NO3)2·6H2O溶于100ml无水乙醇,加入77mg处理好的碳纳米管,超声半小时,命名为A液;同时称取2g NaOH溶于50ml无水乙醇,此为B液;在搅拌下将B液缓慢倒入A液,将A液和B液的混合液转移至两个100ml的反应釜内,放进180 oC红外干燥箱内反应1~4个小时后取出;将反应物移出并过滤洗涤至中性,干燥,得到MWCNT负载的AgCo催化剂颗粒(AgCo/MWCNT);其中,硝酸银摩尔数为0.25~0.65 mmol,Co(NO3)2·6H2O的摩尔数为0.3~0.7 mmol;(3)电池的阳极的制备方法:称取120~200mg PdNi纳米催化剂颗粒(PdNi/MWCNT),加入2~7无水乙醇,超声分散1小时,随后搅拌1小时,超声过程中慢慢滴加0.06~0.16 ml PTFE(60%),使催化剂形成粘稠的悬浊液;将悬浊液均匀涂抹在不锈钢网的两个表面上,将电极在氮气氛围下240℃烘30min,以去除PTFE乳液中的表面活性剂,随后在340℃下烧结1h以形成疏水的网络结构;干燥完的电极用压片机在10MPa下压成所需要的电极片;(4)电池的阴极按下列三个步骤制备:步骤一:催化层的制备将0.4~0.8g碳粉(活性炭)、0.1~0.4g MWCNT负载的AgCo催化剂颗粒(AgCo/MWCNT)加入到15ml无水乙醇中,超声15分钟后混合均匀,放在80℃水浴中搅拌,逐滴加入0.1~0.4 ml PTFE(60%),边搅拌边拌成混合均匀的凝膏,碾压,晾干;步骤二:防水透气层的制备:将0.4~0.8g碳粉(活性炭)、0.4~1.6g研磨的无水硫酸钠加入到15ml无水乙醇中,超声15分钟后混合均匀,放在80℃水浴中搅拌,逐滴加入0.4~0.8 ml PTFE(60%),边搅拌边拌成混合均匀的凝膏,碾压,将防水透气膜放入冷水中,缓慢加热至沸腾,保持30min,放入干燥箱逐渐加热温度到120℃恒温1小时;步骤三:阴极的制备将催化层、不锈钢网和防水透气层以205KN的压力热压成型,样品成型后在马弗炉中300℃焙烧2小时,即制备成阴极;(5)将上述阳极片和阴极片组装成无膜的直接醇燃料电池,其中,阳极片两面各配置一块阴极片;阴极片涂有催化剂的一面朝向阳极片,涂防水透气层的一面与空气接触;电解质为含有醇的氢氧化钠溶液。
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