一種無膜的直接肼燃料電池及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種無膜的直接肼燃料電池及其制造方法，本發明的主要內容包括（1）首先，用硼氫化鈉還原劑將硝酸銀和硝酸鎳還原，制備多壁碳納米管負載的AgNi納米催化劑顆粒（AgNi/MWCNT）；（2）將FeCl36H2O與苯胺混合，以過硫酸胺為氧化劑將苯胺聚合，得到鐵摻雜的聚苯胺，將它熱處理后得到催化劑顆粒Fe/C-PANI；（3）將AgNi/MWCNT顆粒制備成陽極片，將Fe/C-PANI顆粒制備成氣體擴散電極；（4）以上述陽極和氣體擴散電極組成無膜的直接肼燃料電池，電解液為含肼的氫氧化鈉溶液。本發明的這種無膜直接肼燃料電池采用非鉑金屬（銀-鎳或Fe/C-PANI）作為電極材料，電催化活性強且性能穩定，而且沒有使用離子交換膜，電池成本大大下降。
【專利說明】一種無膜的直接肼燃料電池及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于燃料電池領域，具體涉及一種無離子交換膜的燃料電池，本發明還涉及一種無離子交換膜的直接肼燃料電池的制造方法。
【背景技術】
[0002]以肼為燃料的直接肼燃料電池(DHFC)是一種將化學能轉化為電能的一種電化學反應裝置。當肼發生電化學氧化時，產物只有氮氣和水，不會產生有毒氣體以及二氧化碳。在堿性介質中的反應機理如下:
【權利要求】
1.一種無膜的直接肼燃料電池的制造方法，其特征在于，包括步驟: (1)將80 ?120 mg 多壁碳納米管 MWCNT、60 ?110 mg AgNO3 和 10 ?70 mgNi (NO3)2.6Η20與20ml純水混合，混合物超聲30 min ;然后在攪拌下，緩慢滴入5?15 mL質量百分比60%的NaBH4溶液，超聲15 min后繼續在60 °C條件下攪拌I h ;用純水洗滌，于60 °C干燥，得到MWCNT負載的AgNi納米催化劑顆粒AgNi/MWCNT ； (2)將FeCl36H20與苯胺混合，加入過硫酸胺作為氧化劑，在一定溫度下將苯胺聚合，得到鐵摻雜的聚苯胺，然后在高溫和氮氣氣氛下將鐵摻雜的聚苯胺進行熱處理，得到Fe/C-PANI催化劑顆粒； (3)制備電池的陽極片:稱取20?80mgAgNi納米催化劑顆粒AgNi/MWCNT與20?90mg的碳粉,加入5?10 ml無水乙醇,超聲分散I小時，隨后攪拌I小時，超聲過程中慢慢滴加0.05?0.1 ml質量百分比60%的PTFE，使催化劑形成膏狀物；將膏狀物碾壓成片狀，晾干lh，均勻放置在不銹鋼網的兩個表面上，隨后用壓片機在30MPa下壓成所需要的電極片樣品；將電極片樣品放置馬弗爐中，緩慢升溫至400 °C，在400 °C下燒結2 h，即得到電池的陽極片； (4)制備電池的陰極片，制備步驟如下: 步驟一:催化層的制備 將30?100 mg碳粉以及10?50 mg Fe/C-PANI催化劑顆粒加入到IOml無水乙醇中，超聲15分鐘后混合均勻，放在80°C水浴中攪拌，逐滴加入0.02?0.05 ml質量百分比60%的PTFE，直至攪拌成混合均勻的凝膏，然后碾壓呈片狀，晾干； 步驟二:防水透氣層的制備: 將0.1?0.5g碳粉、0.2?0.6g研磨的無水硫酸鈉加入到IOml無水乙醇中，超聲15分鐘以混合均勻，放在80°C水浴中攪拌，逐滴加入0.1?0.5 ml質量百分比60%的PTFE，直至攪拌成混合均勻的凝膏，然后碾壓呈片狀；將防水透氣片放入冷水中，緩慢加熱至沸騰，保持30min，放入干燥箱逐漸加熱溫度到120°C后保持I小時； 步驟三:陰極片的制備: 將上述所制備的催化層、不銹鋼網和防水透氣層按順序疊放在一起，以200KN的壓力熱壓成型，樣品成型后在馬弗爐中400°C焙燒2小時，即制備成電池的陰極片； (5 )將上述制備好的陽極片和陰極片組裝成無膜的直接肼燃料電池。
2.根據權利要求1所述的一種無膜的直接肼燃料電池的制造方法，步驟(5)中，在陽極片兩邊各配置一塊陰極片；陰極片涂有催化劑的一面朝向陽極片，防水透氣層的一面與空氣接觸；陽極片與陰極片之間具有電解質，電解質為含有肼的氫氧化鈉溶液，其濃度為0.1?3 mo I.L 1 ;氫氧化鈉濃度為0.5?2 mo I.L、
3.一種根據權利要求1或2所述的無膜的直接肼燃料電池的制造方法制造的電池。
【文檔編號】H01M8/22GK103730669SQ201410010906
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】易清風, 唐梅香, 張玉暉, 楚浩, 劉小平 申請人:湖南科技大學