[發(fā)明專(zhuān)利]一種鎂合金燃料電池的陽(yáng)極及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010501387.0
• 申請(qǐng)日: 2010-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102005577A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬潤(rùn)芝;石輝;施建;張學(xué)國(guó);程炳燁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 馬潤(rùn)芝;石輝;施建;張學(xué)國(guó);程炳燁
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/86
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 賀紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池的陽(yáng)極，尤其涉及一種鎂合金燃料電池的陽(yáng)極及其制備方法。

背景技術(shù)

燃料電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能和熱能的新型電池，其與常規(guī)電池的不同之處在于，只要有燃料和氧化劑供給，就會(huì)有持續(xù)不斷的電力輸出。它因具有能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染、啟動(dòng)快、電池壽命長(zhǎng)、比功率、比能量高等優(yōu)點(diǎn)，而在固定發(fā)電系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)用電源、分布式電源、空間飛行器電源及交通工具用電源方面有廣闊的應(yīng)用前景。而與傳統(tǒng)電池相比，燃料電池的能量至少要高10倍。目前燃料電池主要包括堿性燃料電池磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固態(tài)氧化次燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池等，不管何種燃料電池，其結(jié)構(gòu)中都必然包括陽(yáng)極、陰極和位于陽(yáng)極和陰極之間的電解質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)中，陽(yáng)極材料主要采用以下幾種：

一、氫-氧燃料電池，電池的陽(yáng)極材料是氫(H₂)。氫燃料在使用、運(yùn)輸、儲(chǔ)存方面存在一定安全隱患，而且，把氫氣制造成電極材料的成本非常高，其貯存價(jià)格、催化電極的制造價(jià)格也非常的高昂。

二、鋅-空燃料電池，電池采用鋅基金屬(鋅合金)作為陽(yáng)極，鋅合金陽(yáng)極與空氣中的水分子容易產(chǎn)生氧化、潮解現(xiàn)象，而且與空氣中的二氧化碳化合容易生成碳酸鹽化合物，影響金屬陽(yáng)極性能，所以鋅合金陽(yáng)極不能長(zhǎng)期存放；而且電池中的電解液必須是堿性的氫氧化合物溶液，否則就達(dá)不到對(duì)鋅-空燃料電池中的鋅合金陽(yáng)極腐蝕、催化的效果，然而，堿性的氫氧化合物溶液無(wú)論是對(duì)人還是環(huán)境都有很大的危害。

三、其它燃料供電系統(tǒng)(例如：質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池)：其與氫-氧燃料電池的陽(yáng)極材料的性質(zhì)、制造、使用基本上接近。

四、鎂合金燃料電池，是本申請(qǐng)人在申請(qǐng)?zhí)枮?00710073300.2的專(zhuān)利申請(qǐng)中提供的一種“改性鋁、鎂合金燃料電池”，采用鎂基金屬(鎂合金)作為陽(yáng)極，具有能產(chǎn)生較強(qiáng)的電流、導(dǎo)電率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、效率高、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。然而，本申請(qǐng)人在申請(qǐng)?zhí)枮?00710073290.2的專(zhuān)利申請(qǐng)中只提供了鎂合金燃料電池的陽(yáng)極催化電極的組份及其制備方法，并沒(méi)有提供適合燃料電池用的鎂合金陽(yáng)極的組份及其制備方法，然而，以現(xiàn)有技術(shù)制備的鎂合金存在著偏析、鎂合金組織不均勻、晶粒粗大等不足，導(dǎo)致燃料電池壽命短、效能低，即高性能的鎂合金燃料電池還難以在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提供了一種陽(yáng)極電化學(xué)轉(zhuǎn)換率和利用率高，陽(yáng)極不偏析、陽(yáng)極組織均勻、晶粒小，可提高燃料電池效能的鎂合金燃料電池的陽(yáng)極及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種鎂合金燃料電池的陽(yáng)極，所述燃料電池的陽(yáng)極由鎂合金組成，其特征在于，所述鎂合金由鎂、鋁、鋰、鋅、二氧化錳、稀土金屬組成，所述鎂合金各組分的重量百分比含量為：

鎂????????80.0-86.0％

鋁????????3.1-7.6％

鋰????????3.5-9.2％

鋅????????0.8-2.0％

二氧化錳??0.2-1.5％

稀土金屬??0.5-5.0％。

較優(yōu)選的，所述鎂合金各組分的重量百分比含量為：

鎂????????84.6％

鋁????????6.5％

鋰????????3.6％

鋅????????1.5％

二氧化錳??1.0％

稀土金屬??2.8％。

較優(yōu)選的，所述鎂的純度大于99.8％。

較優(yōu)選的，所述陽(yáng)極表面設(shè)有2-5μm的鈍化膜。

較優(yōu)選的，所述的稀土金屬包含有鍶、鈣、鋇、鉍、銻、鈦。

本發(fā)明還提供了鎂合金燃料電池的陽(yáng)極的制備方法，該方法包括如下步驟：

A、先將鎂金屬原料精煉提純達(dá)99.8％以上后，再將重量百分比為80.0-86.0％的鎂、重量百分比為3.1-7.6％的鋁、重量百分比為3.5-9.2％的鋰、重量百分比為0.8-2.0％的鋅、重量百分比為0.2-1.5％的二氧化錳以及重量百分比為0.5-5.0％的稀土金屬一起混合冶煉，制成鎂合金熔液；

B、將冶煉后的鎂合金熔液通過(guò)專(zhuān)用模具固化成型，并在573-584K的溫度范圍之間保溫1小時(shí)后再進(jìn)行室溫冷卻，制成鎂合金坯料；

C、將固化成型后的鎂合金坯料的表面3-6mm進(jìn)行切除加工處理，制成鎂合金；