專利名稱：Al-H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>半燃料電池用離子交換膜及其電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高能低耗Al-H2O2半燃料電池。
背景技術(shù)：
Al-H2O2半燃料電池體系能量密度高，特別適合于長時間放電。在Al-H2O2半燃料電池中，由于H2O2陰極電解液與陽極板接觸會發(fā)生直接化學(xué)反應(yīng)，該副反應(yīng)不會產(chǎn)生外部電流，但會消耗50%以上的活性物質(zhì)，降低了電池的輸出能量，因此通常采用如Nafion陽離子交換膜將陰、陽極隔離開。Al-H2O2電池放電時發(fā)生如表I所示的主要化學(xué)反應(yīng)方程式，隨著放電反應(yīng)的進(jìn)行，陰極負(fù)電荷不斷增多，由于Nafion陽離子交換膜是選擇性透過Na+的，同時阻止陰離子透過，因此Na+從陽極電解液轉(zhuǎn)移至陰極電解液中，實(shí)現(xiàn)電池的電荷守恒；采用陽離子交換膜時通常會存在以下三個弊端首先，由于H2O2電極一側(cè)將不斷生成0H_，OF的不斷積累使溶液的pH值升高,而在堿性條件下,隨著pH值增大，H2O2分解產(chǎn)生O2的速率會明顯增加，因此導(dǎo)致H2O2利用率大幅降低。其次，由于陽離子交換膜無法阻斷陽極部分中的Al3+向陰極的擴(kuò)散，Al3+會與陰極的0H_形成Al (OH)3膠體沉淀，降低陰極催化劑的催化性能，影響陰極的正常放電反應(yīng)，沉淀的生成還會大大降低離子交換膜的離子傳導(dǎo)性和使用壽命。最后，對于6e直接氧化而言如表I所不，2molAl3+需要8mol Na+來傳導(dǎo)電荷，在溶液中NaOH濃度必須是Al3+的4倍以上，才能滿足電池放電的需要，較高的物質(zhì)消耗，降低了電池的高比能量優(yōu)勢。表IAl-H2O2半燃料電池的主要化學(xué)反應(yīng)方程式
權(quán)利要求
1.Al-H2O2半燃料電池用離子交換膜，其特征在于所述的離子交換膜為AMA-40型陰離子交換膜。
2.采用權(quán)利要求1制備的Al-H2O2半燃料電池，其特征在于位于陰離子交換膜左右兩面密封固裝有陽極部分和陰極部分；陽極部分包括一面上制有一陽極凹槽的陽極殼體，陽極凹槽底面制有兩孔，分別為陽極電解液進(jìn)口和陽極電解液出口，陽極殼體內(nèi)自左至右為陽極集流板、金屬陽極板和陽極流道；陰極部分包括一面上制有一陰極凹槽的陰極殼體，陰極凹槽底面制有兩孔，分別為陰極電解液進(jìn)口和陰極電解液出口，陰極殼體內(nèi)自右至左為陰極集流板、催化陰極和陰極流道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Al-H2O2半燃料電池用離子交換膜，其特征在于所述陽極流道為金屬陽極板一面垂直均勻粘貼圓柱形酚醛樹脂隔膜粒，由隔膜粒之間的間隙形成；所述陰極流道為催化陰極的泡沫鎳基底一面均勻壓制有通槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Al-H2O2半燃料電池用離子交換膜，其特征在于所述陽極殼體與離子交換膜的對應(yīng)面上制有一環(huán)形槽作為陽極密封槽，陰極殼體與離子交換膜的接觸面上制有一環(huán)形槽作為陰極密封槽，陽極密封槽與陰極密封槽的形狀相同、尺寸為等比例縮小；陽極殼體的密封槽內(nèi)置有陽極密封圈；陰極殼體的密封槽內(nèi)置有陰極密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Al-H2O2半燃料電池用離子交換膜，其特征在于所述陽極為招合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Al-H2O2半燃料電池用離子交換膜，其特征在于所述陽極殼體和陰極殼體材料均為厚度大于IOmm的3240環(huán)氧酚醛樹脂板；所述陰離子交換膜及左右兩面的陽極部分和陰極部分由螺栓和螺母密封固裝成一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Al-H2O2半燃料電池用離子交換膜及其電池，其特點(diǎn)是離子交換膜為AMA-40型陰離子交換膜；本發(fā)明電池包括位于所述陰離子交換膜兩面的陽極部分和陰極部分。由于采用了AMA-40型陰離子交換膜，透過陰離子，電池放電中，通過OH-傳導(dǎo)電荷，陰極產(chǎn)生的OH-能自動轉(zhuǎn)移至陽極，避免了OH-在陰極電解液中的過度積累，降低了H2O2分解速率，提高了H2O2利用率，陽極還得到了OH-的補(bǔ)充，從而減少陽極電解液中NaOH的用量，降低了電解質(zhì)的添加量，提高了電池的比能量，還阻擋了陽離子通過，有效阻斷了Al3+向陰極的遷移，防止了Al(OH)3沉淀的形成，提高了電池性能和離子交換膜的使用壽命。
文檔編號H01M12/04GK103000970SQ20121044546
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者黃雯, 王宇軒, 林沛 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所