一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法，本发明的主要内容包括（1）首先，用硼氢化钠还原剂将硝酸银和硝酸镍还原，制备多壁碳纳米管负载的AgNi纳米催化剂颗粒（AgNi/MWCNT）；（2）将FeCl36H2O与苯胺混合，以过硫酸胺为氧化剂将苯胺聚合，得到铁掺杂的聚苯胺，将它热处理后得到催化剂颗粒Fe/C-PANI；（3）将AgNi/MWCNT颗粒制备成阳极片，将Fe/C-PANI颗粒制备成气体扩散电极；（4）以上述阳极和气体扩散电极组成无膜的直接肼燃料电池，电解液为含肼的氢氧化钠溶液。本发明的这种无膜直接肼燃料电池采用非铂金属（银-镍或Fe/C-PANI）作为电极材料，电催化活性强且性能稳定，而且没有使用离子交换膜，电池成本大大下降。
【专利说明】一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种无离子交换膜的燃料电池，本发明还涉及一种无离子交换膜的直接肼燃料电池的制造方法。
【背景技术】
[0002]以肼为燃料的直接肼燃料电池(DHFC)是一种将化学能转化为电能的一种电化学反应装置。当肼发生电化学氧化时，产物只有氮气和水，不会产生有毒气体以及二氧化碳。在碱性介质中的反应机理如下:
【权利要求】
1.一种无膜的直接肼燃料电池的制造方法，其特征在于，包括步骤: (1)将80 ?120 mg 多壁碳纳米管 MWCNT、60 ?110 mg AgNO3 和 10 ?70 mgNi (NO3)2.6Η20与20ml纯水混合，混合物超声30 min ;然后在搅拌下，缓慢滴入5?15 mL质量百分比60%的NaBH4溶液，超声15 min后继续在60 °C条件下搅拌I h ;用纯水洗涤，于60 °C干燥，得到MWCNT负载的AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT ； (2)将FeCl36H20与苯胺混合，加入过硫酸胺作为氧化剂，在一定温度下将苯胺聚合，得到铁掺杂的聚苯胺，然后在高温和氮气气氛下将铁掺杂的聚苯胺进行热处理，得到Fe/C-PANI催化剂颗粒； (3)制备电池的阳极片:称取20?80mgAgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT与20?90mg的碳粉,加入5?10 ml无水乙醇,超声分散I小时，随后搅拌I小时，超声过程中慢慢滴加0.05?0.1 ml质量百分比60%的PTFE，使催化剂形成膏状物；将膏状物碾压成片状，晾干lh，均匀放置在不锈钢网的两个表面上，随后用压片机在30MPa下压成所需要的电极片样品；将电极片样品放置马弗炉中，缓慢升温至400 °C，在400 °C下烧结2 h，即得到电池的阳极片； (4)制备电池的阴极片，制备步骤如下: 步骤一:催化层的制备 将30?100 mg碳粉以及10?50 mg Fe/C-PANI催化剂颗粒加入到IOml无水乙醇中，超声15分钟后混合均匀，放在80°C水浴中搅拌，逐滴加入0.02?0.05 ml质量百分比60%的PTFE，直至搅拌成混合均匀的凝膏，然后碾压呈片状，晾干； 步骤二:防水透气层的制备: 将0.1?0.5g碳粉、0.2?0.6g研磨的无水硫酸钠加入到IOml无水乙醇中，超声15分钟以混合均匀，放在80°C水浴中搅拌，逐滴加入0.1?0.5 ml质量百分比60%的PTFE，直至搅拌成混合均匀的凝膏，然后碾压呈片状；将防水透气片放入冷水中，缓慢加热至沸腾，保持30min，放入干燥箱逐渐加热温度到120°C后保持I小时； 步骤三:阴极片的制备: 将上述所制备的催化层、不锈钢网和防水透气层按顺序叠放在一起，以200KN的压力热压成型，样品成型后在马弗炉中400°C焙烧2小时，即制备成电池的阴极片； (5 )将上述制备好的阳极片和阴极片组装成无膜的直接肼燃料电池。
2.根据权利要求1所述的一种无膜的直接肼燃料电池的制造方法，步骤(5)中，在阳极片两边各配置一块阴极片；阴极片涂有催化剂的一面朝向阳极片，防水透气层的一面与空气接触；阳极片与阴极片之间具有电解质，电解质为含有肼的氢氧化钠溶液，其浓度为0.1?3 mo I.L 1 ;氢氧化钠浓度为0.5?2 mo I.L、
3.一种根据权利要求1或2所述的无膜的直接肼燃料电池的制造方法制造的电池。
【文档编号】H01M8/22GK103730669SQ201410010906
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】易清风, 唐梅香, 张玉晖, 楚浩, 刘小平 申请人:湖南科技大学