[發明專利]一種用于金屬空氣燃料電池的陰極包及其應用

在審

• 申請號: 201510291806.5
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN105098200A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 樸廷泰;劉學君;陳風;徐濤;魏喆
• 申請（專利權）人: 愛能新能源技術（天津）有限公司
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M12/06
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

技術領域

本發明涉及一種電池技術領域，尤其涉及一種用于金屬空氣燃料電池的陰極包及其應用。

背景技術

當今世界，新再生能源技術不斷發展，可再生能源和新能源開發技術慢慢地應用于各種領域；在全球變暖的影響下，新再生能源領域將會慢慢成為未來能源領域的主導。并且新再生能源技術在燃料電池領域也在逐步開發中，電池的容量也由小容量慢慢地向大容量發展。

當前，質子交換膜燃料電池(PEMFC)和直接甲醇燃料電池(DMFC)已商業化生產并使用，但是其價格確一直居高不下；此外固體氧化物燃料電池(SOFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)等燃料電池的研發已達到了可以應用的階段。由于質子交換膜燃料電池和直接甲醇燃料電池要使用鉑金(Pt)作為催化材料，因此想要降低成本生產還是有一定難度的。

現存金屬空氣燃料電池的陰極都是采用金屬板的形式，為了擴大反應面積，大多都采取在金屬表面進行凹凸加工或者在金屬板增加氣孔的方式來擴大表面積。但是此種金屬陰極板形式有非常大的缺陷，原因是金屬進行氧化反應后會產生金屬氫氧化物或者金屬氧化物的沉淀物,它們會慢慢地貼付在陽極上導致陽極壽命縮短，特別是鎂空氣燃料電池在氧化反應后產生的沉淀物黏度非常高，其貼付在陽極電堆上后十分難以清洗。現存的金屬空氣燃料電池其電解液大部分都使用氫氧化鈉(NaOH)或者氫氧化鉀(KOH),特別是鎂空氣燃料電池，其電解液大部分都是使用鹽水(NaCl)等；鋁或鋅空氣燃料電池大多使用氫氧化鈉(NaOH)強堿溶液或者氫氧化鉀(KOH)等作為電解液，一般情況下其在發生氧化反應時溫度會上升并且會產生大量的氫氣(H₂),而為了防止產生氫氣(H₂)因此要另外添加抑制氫氣產生的抑制劑，所以一般的鋁或鋅空氣燃料電池不僅使用攜帶不便的強堿溶液作為電解液且還要考慮安全問題。

發明內容

本發明克服現有技術的不足，提供了一種僅需水作為電解液，且高性能、方便更換的用于金屬空氣燃料電池的陰極包。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種用于金屬空氣燃料電池的陰極包，所述陰極包是用無紡布作為包裹材料，其內容物包括如下質量百分比的組份：

優選的，其內容物包括如下質量百分比的組份：

進一步，為了使粉狀電解質充分地溶解于水中，所述無紡布中添加了羧甲基纖維素(CMC)，占無紡布總質量的1-2％。

進一步，為了提高陰極包的性能，所述無紡布中添加了氫氧化鈰，占占無紡布總質量的0.1％。

優選的，為了加強無紡布的吸水能力，所述無紡布是由PP、PE和PET中的一種或多種材料構成。

進一步，所述混合金屬粉末或金屬合金為鋁、鎂混合粉末或鋁鎂合金。優選的，采用鋁、鎂混合粉末時，質量比為鋁：鎂＝(0.5-3)：(6-8)；優選的為2：8。

進一步，所述粉狀電解質為NaCl或KCl或NaOH或KOH，優選為KCl。

優選的，所述氫氣抑制劑為硫化鉀，可將溫度可以控制在60℃之內。

本發明的另一目的在于提供一種用于金屬空氣燃料電池的陰極包的應用，將陰極包插入陽極中，再注入水，3-5秒后水被無紡布吸收，致使金屬空氣燃料電池內部發生化學反應從而產生電能。

本發明陰極包的制作流程是先在陰極包中放入陰極端子后加入內容物，最后再用無紡布對陰極包進行密封后即可制成。

本發明優點及有益效果為：(1)本發明不使用高價鉑金(Pt)作為催化媒介，而使用比其廉價的金屬及金屬氧化物作為催化媒介從而大大地降低了其生產成本。(2)本發明使用超強力吸水用無紡布其能最大限度地減少陰極發生氧化反應后所產生的沉淀物貼附到陽極。(3)采用金屬陰極粉包的形式，攜帶方便，在任何場地只要提供水就可以進行反應產生電能，且性能優良。

附圖說明

圖1是實施例1鋁和鎂混合粉陰極包性能曲線圖

圖2是實施例2鋁鎂合金板陰極包性能曲線圖

圖3是實施例3鋁和鎂混合粉陰極包性能曲線圖

圖4是實施例3鋁和鎂混合粉陰極包產生電能后，每平方厘米的電壓和電流的關系

具體實施方式

實施例1鋁和鎂混合粉陰極包