[發明專利]一種熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑及其應用

有效

• 申請號: 201911136681.3
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110797541B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 崔寶臣;劉淑芝;劉先軍;高晟堯;張志華;陳輝;孫婧
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M12/08
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

1.一種熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑，其特征在于：這種熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑為NiMnO₃-La₂O₃熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑，具有催化OER/ORR雙功能活性，在500℃高溫熔鹽環境下具有穩定的沙琪瑪形貌結構，能夠為電極反應提供固-液-氣三相區，由于NiMnO₃-La₂O₃在高溫下穩定，其使用前后其形貌和結構保持一致，電催化性能無衰減的傾向；其通過以下方法制備而成:

步驟一：將硝酸錳、硝酸鎳和硝酸鑭溶于蒸餾水中，攪拌混合均勻成硝酸鹽前體溶液，硝酸錳、硝酸鎳和硝酸鑭的摩爾比為1.5:1:2.5；將0.005-0.03mmol十六烷基三甲基溴化銨溶解溶于蒸餾水中，攪拌制備成膠束液，然后在攪拌下將制備的10-30ml膠束液加入到硝酸鹽前體溶液中，最后加入20-80mmol尿素，得到混合溶液；

步驟二：將步驟一獲得的混合溶液加入到聚四氟乙烯襯里的水熱反應釜中,再將裁剪好的泡沫鎳放入其中，密封后在180℃下水熱反應12h，然后自然冷卻至室溫后，取出泡沫鎳，用蒸餾水反復沖洗后，再用無水乙醇沖洗，然后于60℃下真空干燥12h，得到負載有電催化劑前體的泡沫鎳；

步驟三：將步驟二得到的負載有電催化劑前體的泡沫鎳置于電爐中，在空氣氣氛下于700℃煅燒6h，最終制得NiMnO₃-La₂O₃熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑，負載有原位生長NiMnO₃-La₂O₃的泡沫鎳。

2.根據權利要求1所述的熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑，其特征在于：所述步驟一中將7.5 mmol硝酸錳、5 mmol硝酸鎳和12.5 mmol硝酸鑭溶于50 ml蒸餾水中，攪拌30min，將0.015 mmol十六烷基三甲基溴化銨溶解溶于20 ml蒸餾水中攪拌制備成膠束液，然后在攪拌下將制備的膠束液加入到硝酸鹽前體溶液中，最后加入50 mmol尿素，得到混合溶液。

3.根據權利要求1或2所述的熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑在熔鹽鐵空氣電池中應用。

4.根據權利要求3所述的熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑在熔鹽鐵空氣電池中應用，其特征在于：將負載有原位生長NiMnO₃-La₂O₃的泡沫鎳與鎳絲壓制在一起作為陰極，以鐵片陽極集流體，加入熔鹽電解質組裝成熔鹽鐵空氣電池。

5.根據權利要求4所述的熔鹽鐵空氣電池陰極雙功能電催化劑在熔鹽鐵空氣電池中應用，其特征在于：所述的熔鹽電解質是向11.5mol%KCl–45mol% Li_0.87Na_0.63K_0.50CO₃–43.5mol%LiOH混合鹽中添加0.5mol的Fe₂O₃/kg混合鹽和3mol的NaOH/kg混合鹽，混合均勻形成的。