專利名稱：改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池的催化電極，特別是涉及一種能夠提高電極反應(yīng)速度及電池的能量轉(zhuǎn)化效率，有利于陰極對電子吸附能力的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極及其制作方法。
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，只要有燃料和氧化化劑供給，就會有持續(xù)不斷的電力輸出。它因能量轉(zhuǎn)換效率高、無污染、啟動快、電池壽命長、比功率、比能量高等優(yōu)點，而在固定發(fā)電系統(tǒng)、現(xiàn)場用電源、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，如燃料電池已成為全球各主要汽車生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)重點，并已取得了長足進步。隨著電子和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，手機、PDA、數(shù)碼相機、筆記本電腦等數(shù)碼產(chǎn)品已廣泛進入人們的生活中，但目前存在的主要難題是電源問題，一塊手機電池只能維持幾天時間，筆記本電腦的電池也就幾個小時，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)中都必然包括陽極、陰極和位于陽極和陰極之間的電解質(zhì)。由于燃料電池在工作時進行的是一種電化學(xué)反應(yīng)，通常情況下電極反應(yīng)的過程是十分緩慢的，為此人們采用催化電極來促進或抑制在電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)?，F(xiàn)有的陽極催化電極主要采用以下幾種方式
一、氫～氧燃料電池，在應(yīng)用中一般采用貴金屬鉑金作為催化電極材料，才能使催化性能和效果提高和使陰極上氧化的還原過程具有很大的電化學(xué)極化。而使用其他金屬作為催化電極，則電池的電壓、效率和電池輸出功率將損失40％左右。氫～氧燃料電池的催化對象是氫(H2)，而氫燃料在使用、運輸、儲存方面存在一定安全隱患，且催化電極在材料及使用方面價格昂貴。
二、鋅-空燃料電池，其采用鋅合金為陽極，氫氧化鉀(KOH)為電解質(zhì)，使用時會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。
由于上述問題的存在，使得燃料電池的實際應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種能夠提高電極反應(yīng)速度及電池的能量轉(zhuǎn)化效率，有利于陰極對電子吸附能力，使用安全，無污染，生產(chǎn)成本低的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極。
本發(fā)明的目的還在于提供該催化電極的制作方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極，其特征在于，該陽極催化電極為活性炭、二氧化錳、石墨、氧化硅的混合物。
陽極催化電極各組分的重量百分比含量為活性炭6～14二氧化錳 52～72石墨 14～22氧化硅4～12。
優(yōu)選地，該陽極催化電極的重量百分比含量為活性炭10二氧化錳 65
石墨 17氧化硅8。
催化電極各組分的混合物與粘接劑混合制成薄膜狀電極，催化電極的薄膜厚度為0.5-0.8mm，所述粘接劑為聚四氟乙烯和乳化劑。
本發(fā)明也提供了陽極催化電極的制備方法，該方法包括如下步驟a、將重量百分比含量為6～14％的活性炭、52～72％的二氧化錳及4～12％的氧化硅混合后在球磨機內(nèi)磨成粉狀，并與14～22％的石墨混合；b、將粘接劑用蒸餾水稀釋后與步驟(a)的混合物混合、攪拌均勻后烘干；c、烘干后的混合物用丙酮抽脂洗滌、烘烤并膨化，最后壓制成薄膜。
步驟b中所述粘接劑為聚四氟乙烯和乳化劑。
本發(fā)明的貢獻在于，它有效克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。由活性炭、二氧化錳、石墨、氧化硅等制成的陽極催化電極具有透氣性、導(dǎo)電性、憎水性和對鎂合金、鋁合金金屬陽極催化性，它能有效提高電極反應(yīng)速度及電池的能量轉(zhuǎn)化效率，有利于陰極對電子吸附能力，且使用安全，用鎂合金代替貴金屬可有效降低生產(chǎn)成本。
具體實施方式下列實施例是對本發(fā)明的進一步解釋和說明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
本發(fā)明的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極是多種非金屬材料的混合物，本例中，該陽極催化電極由活性炭、二氧化錳、石墨、氧化硅按如下最佳配比(重量％)混合而成活性炭10二氧化錳 65石墨 17氧化硅8。
上述各組分的混合物與組成的粘接劑混合制成厚度為0.7mm的薄膜狀電極。
該陽極催化電極的具體制備方法如下a、取1份(重量)活性炭、6份二氧化錳及1份氧化硅混合后放入瑪瑙陶瓷球磨機內(nèi)磨成粉狀，球磨后的混合物粒度直徑5-20μm。再將上述三種組分的混合物與2份(重量)石墨混合；b、將聚四氟乙烯與OP-10乳化劑配制成適量粘接劑，用蒸餾水稀釋后與步驟(a)的混合物混合并攪拌均勻后，在恒溫烘箱容器內(nèi)將蒸餾水烘干，形成催化電極材料；c、烘干后的催化電極材料，用丙酮抽脂洗滌，除去其中的雜質(zhì)，并在恒溫烘箱容器內(nèi)將丙酮蒸發(fā)，同時使催化電極材料膨化。
d、將膨化的催化電極材料用恒溫機械硫化后經(jīng)輥壓制成厚度為0.7mm薄膜。
此薄膜狀催化電極與鍍銀銅網(wǎng)、防水透氣膜結(jié)合，構(gòu)成改性鋁、鎂合金燃料電池的空氣電極，因本發(fā)明僅涉及催化電極，因此對空氣電極結(jié)構(gòu)不再詳述。
權(quán)利要求
1.一種改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極，其特征在于，該陽極催化電極為活性炭、二氧化錳、石墨、氧化硅的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極，其特征在于，所述陽極催化電極各組分的重量百分比含量為活性炭6～14二氧化錳 52～72石墨 14～22氧化硅4～12。
3.如權(quán)利要求2所述的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極，其特征在于，所述陽極催化電極各組分的最佳重量百分比含量為活性炭 10二氧化錳65石墨17氧化硅 8。
4.如權(quán)利要求3所述的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極，其特征在于，所述催化電極各組分的混合物與粘接劑混合制成薄膜狀電極。
5.如權(quán)利要求4所述的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極，其特征在于，所述粘接劑為聚四氟乙烯和乳化劑。
6.如權(quán)利要求4所述的改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極，其特征在于，所述催化電極的薄膜厚度為0.5-0.8mm。
7.一種如權(quán)利要求1所述陽極催化電極的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟a、將重量百分比為6～14％的活性炭、重量百分比為52～72％二氧化錳及重量百分比為4～12％的氧化硅混合后在球磨機內(nèi)磨成粉狀，并與重量百分比為14～22％的石墨混合；b、將粘接劑用蒸餾水稀釋后與步驟(a)的混合物混合、攪拌均勻后烘干；c、烘干后的混合物用丙酮抽脂洗滌、烘烤并膨化，最后壓制成薄膜。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)中所述粘接劑為聚四氟乙烯和乳化劑。
全文摘要
一種改性鋁、鎂合金燃料電池的陽極催化電極及其制作方法，陽極催化電極為活性炭、二氧化錳、石墨、氧化硅的混合物，各組分的重量百分比含量為活性炭6～14，二氧化錳52～72，石墨14～22，氧化硅4～12。制作方法包括a.將活性炭、二氧化錳及氧化硅混合后在球磨機內(nèi)磨成粉狀，并與石墨混合；b.將粘接劑用蒸餾水稀釋后與步驟(a)的混合物混合、攪拌均勻后烘干；c.烘干后的混合物用丙酮抽脂洗滌、烘烤并膨化，最后壓制成薄膜。本發(fā)明的陽極催化電極能夠提高電極反應(yīng)速度及電池的能量轉(zhuǎn)化效率，有利于陰極對電子吸附能力，使用安全，無污染，生產(chǎn)成本低。
文檔編號H01M4/88GK101017897SQ200710073290
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者施建, 石輝, 馬潤芝 申請人:施建, 石輝, 馬潤芝