[發明專利]利用導電聚合物修飾碳載氫氧化鈷復合催化劑的燃料電池

無效

• 申請號: 200910098410.3
• 申請日: 2009-05-07
• 公開（公告）號: CN101552345A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 李洲鵬;秦海英;勞紹江;郭巖鋒
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M4/88;H01M4/90;B01J31/28;B01J37/16
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 唐銀益

1、一種利用導電聚合物修飾碳載氫氧化鈷復合催化劑的燃料電池，包括以泡沫鎳作為基體的負極和以經憎水處理的碳紙或碳布作為基體的正極，其特征在于，所述負極通過以下方式制得：將導電聚合物修飾的碳載氫氧化鈷復合催化劑、水、濃度為5wt％的全氟磺酸基樹脂溶液和無水乙醇按照1∶3∶7∶3～1∶6∶7∶6的質量比例混合調制成漿料，涂覆到泡沫鎳上，自然晾干即可；所述導電聚合物修飾的碳載氫氧化鈷復合催化劑通過以下步驟制得：

(1)導電聚合物修飾的碳載體的制備

將碳材料分散到水、甲醇或者氯仿中配成懸濁液，其質量比為1∶10～30；加入冰乙酸或者鹽酸調節pH值為1～4，室溫攪拌10～30min；按與碳材料的質量比為1∶4～1∶5加入吡咯或噻吩攪拌5～10min，然后加入濃度為3～30wt.％的H₂O₂或者FeCl₃水溶液20～50ml，作為聚合反應的引發劑，室溫攪拌3～10h；產物用溫去離子水洗滌，真空干燥后制得導電聚合物修飾的碳載體；

(2)導電聚合物修飾的碳載氫氧化鈷復合催化劑的制備

取前述導電聚合物修飾的碳載體與去離子水配成懸濁液加入三頸燒瓶，其中碳載體與去離子水的質量比為1∶15～1∶25；再加入鈷鹽溶液，其中碳載體與鈷鹽的質量比為1∶0.2～1∶1，攪拌回流加熱至70～90℃；緩慢加入濃度為0.5M的堿性硼氫化鈉溶液20ml作為還原劑，劇烈攪拌30～60min后，自然冷卻；用去離子水洗滌過濾后，真空70～90℃干燥6～12h后制得導電聚合物修飾的碳載氫氧化鈷復合催化劑。

2、根據權利要求1所述利用導電聚合物修飾碳載氫氧化鈷復合催化劑的燃料電池，其特征在于，所述鈷鹽為下述中的任意一種：無機鈷鹽：硝酸鈷、氯化鈷、硫酸鈷，或有機鈷鹽：草酸鈷、醋酸鈷。

3、根據權利要求1所述利用導電聚合物修飾碳載氫氧化鈷復合催化劑的燃料電池，其特征在于，所述正極通過以下方式制得：將導電聚合物修飾的碳載氫氧化鈷復合催化劑、水、濃度為10wt％的聚四氟乙烯乳液和無水乙醇按照1∶3∶7∶3～1∶6∶7∶6的質量比例混合調制成漿料涂覆在經憎水處理后的碳布或碳紙上，350℃烘1～2h后，自然冷卻至室溫即可；所述的導電聚合物修飾的碳載氫氧化鈷復合催化劑的擔載量為0.5～15mg?cm^-2。

4、根據權利要求1至3其中任意一種利用導電聚合物修飾碳載氫氧化鈷復合催化劑的燃料電池，其特征在于，所述作為正極基體的經憎水處理的碳紙或碳布的制備過程如下：將碳紙或者碳布浸沒在10wt.％聚四氟乙烯乳液中，浸漬2～4min后，用濾紙吸干殘余的聚四氟乙烯乳液，將基體放入馬弗爐中350℃煅燒1～2h，自然冷卻至室溫即可。

5、根據權利要求1至3其中任意一種利用導電聚合物修飾碳載氫氧化鈷復合催化劑的燃料電池，其特征在于，該燃料電池以堿性硼氫化鈉水溶液為燃料，以空氣或純氧為氧化劑，以全氟磺酸基樹脂為電解質，燃料電池的工作溫度范圍為室溫至攝氏80℃；所述堿性硼氫化鈉水溶液中含有2.5～20wt.％的NaBH₄和5～20wt.％的NaOH，余量為水。

6、根據權利要求1至3其中任意一種利用導電聚合物修飾碳載氫氧化鈷復合催化劑的燃料電池，其特征在于，該燃料電池以N₂H₄的NaOH溶液為燃料，以空氣或純氧為氧化劑，以全氟磺酸基樹脂膜為電解質，燃料電池的工作溫度范圍為室溫至攝氏80℃；所述N₂H₄的NaOH溶液中含有2.5～20wt.％的N₂H₄和5～20wt.％的NaOH，余量為水。