[發(fā)明專利]一種基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110026165.2
• 申請日: 2011-01-21
• 公開（公告）號: CN102136590A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖世軍;洪平;黃新建;鐘軼良;羅凡
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/04;H01M4/86;H01M4/90;B01J23/44;B01J23/42
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1.一種基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于包括儲液腔、密封墊圈、陽極集電板、陰極集電板、陰極氣體擴散層、陽極擴散層、膜電極和端板；在陽極集電板和陰極集電板的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有一塊密封墊圈，兩密封墊圈之間設(shè)有膜電極，膜電極位于陰極集電板一側(cè)設(shè)有陰極氣體擴散層，膜電極位于陽極集電板一側(cè)設(shè)有陽極擴散層，陽極集電板外側(cè)設(shè)有端板，陽極集電板和端板之間設(shè)有儲液腔，陽極集電板與儲液腔之間以及儲液腔與端板之間都設(shè)有密封墊圈；儲液腔、密封墊圈、陽極集電板、陰極集電板和端板的邊緣均勻設(shè)有多個用于固定的圓孔；所述陽極集電板在中央設(shè)有多個甲酸及二氧化碳流通的通道，該通道區(qū)域組成陽極集電板的集電部分，用于供甲酸進入及氣體產(chǎn)物排出陽極擴散層；陰極集電板在中央設(shè)有多個空氣及水流通的通道，該通道區(qū)域組成陰極集電板集電部分，用于供空氣進入及產(chǎn)物水排出陰極氣體擴散層；所述儲備腔和密封墊圈為方形，中央設(shè)有開口；在儲備腔頂端中央開有燃料及氣體通道，供燃料注入及反應氣體釋出；所述膜電極7包括質(zhì)子交換膜以及噴涂于質(zhì)子交換膜兩表面的催化劑；膜電極7包括質(zhì)子交換膜以及噴涂于質(zhì)子交換膜兩表面的催化劑；位于陽極側(cè)的催化劑為陽極催化劑，陽極催化劑使用Pd的重量百分比為20～50％的Pd/C、PdPt/C或Pt/C催化劑；位于陰極側(cè)的催化劑為陰極催化劑，陰極使用Pt的重量百分比為20～40％的Pt/C催化劑；陽極催化劑金屬載量為0.5～2mg/cm²，陰極催化劑金屬載量為0.5～2mg/cm²。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，所述儲液腔和密封墊圈的開口的大小與陽極集電板的集電部分、陰極集電板的集電部分、陰極氣體擴散層、膜電極、陽極擴散層的大小一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，所述儲液腔采用有機玻璃板或PTFE材質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，所述陽極集電板和陰極集電板采用環(huán)氧玻璃纖維材質(zhì)印刷電路板。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，所述陰極氣體擴散層為憎水性碳紙；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，所述陽極擴散層為親水性碳紙。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，所述陽極集電板和陰極集電板中央開設(shè)的通道為方形、三角形或圓形；圓形通道的橫截面圓的直徑孔徑為0.5～3mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，所述陽極催化劑的制備方法包括如下步驟：

(1)金屬前軀體加入濃鹽酸中超聲溶解，然后加入乙二醇，得組分A；所述的金屬前軀體為PdCl₂和/或H₂PtCl₆·6H₂O；所述金屬前軀體與乙二醇的質(zhì)量體積比為4-6mg∶1ml；濃鹽酸的質(zhì)量濃度為36％-38％；

(2)按質(zhì)量體積比為100-200mg∶15ml，將導電炭黑加入乙二醇中超聲分散得組分B；

(3)絡(luò)合劑加入乙二醇中溶解得組分C；所述的絡(luò)合劑為檸檬酸鈉、檸檬酸和/或EDTA；所述的金屬粒子與絡(luò)合劑的摩爾比為1∶10～1∶2；

(4)將組分C加入到組分B中得組分D；組分C和組分B的體積比為1∶1-2；

(5)將組分A逐滴加入到組分D中得組分E；組分A和組分D的體積比為1∶2-3；

(6)組分E超聲分散5h-8h，攪拌過夜后，用試劑F調(diào)節(jié)組分E的pH值為8～11，倒入聚四氟乙烯高壓反應釜中，100～160℃高溫反應4～12小時；待冷卻至室溫后，用試劑G調(diào)節(jié)pH值為4～8，二次水洗滌過濾至檢測無Cl^-止，60-80℃真空干燥過夜，制得Pd/C、PdPt/C或Pt/C催化劑；所述試劑F為5％～20％質(zhì)量濃度的KOH乙二醇溶液；所述試劑G為5％～20％質(zhì)量濃度的稀HNO₃水溶液。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于空氣陰極的微型直接甲酸燃料電池，其特征在于，步驟(1)的超聲溶解以及步驟(2)步驟(6)的超聲分散中的的超聲波功率為150W，超聲頻率為40KHz。