CN103730669A - 一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法 - Google Patents

一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103730669A
CN103730669A CN201410010906.1A CN201410010906A CN103730669A CN 103730669 A CN103730669 A CN 103730669A CN 201410010906 A CN201410010906 A CN 201410010906A CN 103730669 A CN103730669 A CN 103730669A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
agni
ultrasonic
mwcnt
cathode sheets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410010906.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103730669B (zh
Inventor
易清风
唐梅香
张玉晖
楚浩
刘小平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiashan Linhu Xincheng Industrial Co.,Ltd.
Original Assignee
Hunan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Science and Technology filed Critical Hunan University of Science and Technology
Priority to CN201410010906.1A priority Critical patent/CN103730669B/zh
Publication of CN103730669A publication Critical patent/CN103730669A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103730669B publication Critical patent/CN103730669B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
    • H01M8/222—Fuel cells in which the fuel is based on compounds containing nitrogen, e.g. hydrazine, ammonia
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9008—Organic or organo-metallic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9075—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/9083—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

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。

Description

一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法
技术领域
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
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：
阳极反应：N2H4+4OH–→N2+4H2O+4e–,  E0=–1.21V vs SHE
阴极反应：2O2+4H2O+8 e–→ 8 OH–,  E0=0.4V vs SHE
总反应方程式：N2H4+ O2→N2+2H2O, E0=1.61V vs SHE
肼电化学氧化过程中，不会像直接甲醇燃料电池（DMFC）产生使得催化剂中毒的中间产物，是一种比较理想的燃料电池原料，含氢量高达12.5 wt%，且具有很高的理论比能量。
直接肼燃料电池所具有的优点有：（1）高效节能。直接肼燃料电池的能量密度是5.419 Wh·g-1，理论上电池的能量转换率可达100%；（2）环境友好。燃料电池的主要产物是水和氮气，对大气无污染；（3）可靠性好。燃料电池的发电装置是由单个电池堆叠成电池堆构成，易于调节。当负载发生变动时，可以及时的响应，因此燃料电池具有很好的可靠性；（4）比能量与比功率高；（5）很好的灵活性。燃料电池既可以作为固定电源也可以作为移动电源。
在上个世纪60年代，肼就已经用作为燃料电池的燃料，主要是用于航天的碱性燃料电池（AFC）。1972年日本政府工业研究部门Osaka Daihatsu和 Motor Co.Ltd.就产生了以肼燃料电池作为动力的机车。因为肼在常温下会挥发并且具有一定的毒性，阻碍了直接肼燃料电池的商业化，所以对直接燃料电池的研究一直处于停滞状态。随着质子交换膜燃料电池（PEMFC）的出现，质子交换膜技术应用到肼燃料电池领域，肼燃料电池的研究有了进一步的发展。此时主要是以贵金属Pt为电催化剂，以质子交换膜（PEM）为电解质膜所构成的肼燃料电池。
DHFC的阴极反应为氧还原反应，氧气的电化学还原反应机理较为复杂。不同的电极催化材料、反应条件，都会产生不同的反应机理和控制步骤。在DHFC的发展初期，阴极催化剂大部分都是用Pt金属。虽然Pt具有好的氧还原催化活性与稳定性，但是Pt作为贵金属，它的价格很昂贵且资源匮乏，对DHFC的发展造成了一定的阻碍。因此，近年来，对于非铂类的、低成本的氧还原反应电催化剂的研究与开发具有重要的意义。
DHFC的阳极催化剂使用较为广泛的是Pt、Pd等贵金属。虽然Pt、Pd、都具有很好的催化性能，但肼在这些电催化剂上的电化学氧化机理并没有得到更深入的研究。由于Pt、Pd等贵金属作为DHFC的催化剂的成本很高，所以开发催化活性更高、成本更低的电催化剂具有非常重要的意义。
近年来，一些非Pt催化剂具有与Pt相当的催化活性而受到关注，比如Ag、Fe、Co、Ni、Mn等金属。这些过渡金属的多金属合金、大环化合物在碱性环境下对肼氧化都具有较好的催化活性。
目前用于DHFC中的电解质膜分为两类：传导离子为Na+的阳离子交换膜（Nafion膜）；传导离子为OH-的阴离子交换膜（AEM）。Nafion膜的优点是具有很好的离子传导性能，缺点是N2H4在阳极电解液中容易形成N2H5 +渗透通过Nafion膜到达阴极，对DHFC的性能有很大的影响。在理论上阳离子N2H5 +是不会通过AEM，使用AEM可以解决DHFC中肼燃料的渗透问题。但是AEM的离子传导性较差，这就限制了AEM在燃料电池领域的广泛应用。而且使用离子交换膜的成本也是很高的，约占燃料电池总成本的20～30%。因此发展无膜的DHFC是一种必然的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法。
为达到上述目的，本发明的实施方案为：一种无膜的直接肼燃料电池的制造方法，包括步骤：
（1）将80～120 mg多壁碳纳米管MWCNT、60～110 mg AgNO3和10～70 mg Ni(NO3)2·6H2O与25ml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 ℃条件下搅拌1 h；用纯水洗涤，于60 ℃干燥，得到MWCNT负载的AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT；
（2）将FeCl36H2O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20～80mg AgNi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1小时，随后搅拌1小时，超声过程中慢慢滴加0.06～0.1 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1h,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 ℃，在400 ℃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（活性炭）以及10～50 mg Fe/C-PANI催化剂颗粒加入到10ml无水乙醇中，超声15分钟后混合均匀，放在80℃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（活性炭）、0.2～0.6g研磨的无水硫酸钠加入到10ml无水乙醇中，超声15分钟以混合均匀，放在80℃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℃后保持1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℃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。
   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 mol·L-1； 氢氧化钠浓度为0.5～2 mol·L-1。
一种根据所述的无膜的直接肼燃料电池的制造方法制造的电池。
本发明制备了以多壁碳纳米管（MWCNT）负载的AgNi纳米颗粒（AgNi/ MWCNT），制备了非铂类的且低成本的Fe/C-PANI颗粒，以AgNi/ MWCNT为阳极、Fe/C-PANI为阴极，在碱性溶液中，制造出自呼吸式的无膜直接肼燃料电池。由于是无膜燃料电池，阳极和阴极材料均为非铂金属，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，是一种具有重要应用前景的肼燃料电池。
说明书附图
图1是无膜直接肼燃料电池结构图，其中，a-防水透气层，b-不锈钢网，c-催化层，d-电解质，e-阳极片。
图2是实例1中燃料电池稳态性能曲线；
图3是实例2中燃料电池稳态性能曲线；
图4是实例3中燃料电池稳态性能曲线。
具体实施方式
实施例1：
 （1）将110 mg的AgNO3和10 mg的Ni(NO3)2·6H2O溶于 20ml的纯水中，再加入80 mg的多壁碳纳米管（MWCNT）与其混合后，超声30 min ；然后在搅拌下，缓慢滴入5 mL质量百分比60% 的NaBH4溶液，超声15 min 后继续在60 ℃条件下搅拌1 h；用纯水洗涤，于60 ℃干燥，得到MWCNT负载的AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT；
（2）将一定量的FeCl36H2O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，得到催化剂颗粒Fe/C-PANI，具体制备过程与文献（Qingfeng Yi，Yuhui Zhang，Xiaoping Liu，Bailin Xiang，Yahui Yang，Fe/Co/C–N nanocatalysts for oxygen reduction reaction synthesized by directly pyrolyzing Fe/Co-doped polyaniline，J. Mater. Sci. (2014) 49:729–736）相同；
（3）电池的阳极片的制备方法：称取20 mg AgNi纳米催化剂颗粒（AgNi/MWCNT）与20 mg的碳粉，加入5 ml无水乙醇，超声分散1小时，随后搅拌1小时，超声过程中慢慢滴加0.05 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1h,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 ℃，在400 ℃下烧结2 h，即得到电池的阳极片。
（4）电池的阴极片按下列三个步骤制备：
步骤一：催化层的制备：
将30 mg碳粉（活性炭）、10 mg Fe/C-PANI催化剂颗粒加入到10ml无水乙醇中，超声15分钟后混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入0.05 ml质量百分比60%的PTFE，搅拌，形成均匀混合的凝膏，碾压，晾干。
步骤二：防水透气层的制备：
将0.1 g碳粉（活性炭）、0.2 g研磨的无水硫酸钠加入到10 ml无水乙醇中，超声15分钟以混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入0.1 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℃后保持1小时；
步骤三：阴极片的制备：
将催化层、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℃焙烧2小时，即制备成阴极片。
（5）将上述阳极片和阴极片组装成无膜直接肼燃料电池，其结构如图1所示：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0.1 mol·L-1肼的0.5 mol·L-1氢氧化钠溶液，在此条件下电池的稳定性能曲线如图2所示。
实施例2：
 （1）将 90 mg的AgNO3和40 mg的Ni(NO3)2·6H2O溶于 20ml的纯水中，再加入100 mg的多壁碳纳米管（MWCNT）与其混合后，超声30 min ；然后在搅拌下，缓慢滴入10 mL质量百分比60%的NaBH4溶液，超声15 min 后继续在60 ℃条件下搅拌1 h；用二次水洗涤，于60 ℃干燥，得到MWCNT负载的AgNi纳米催化剂颗粒（AgNi/MWCNT）；
（2）将一定量的FeCl36H2O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，得到催化剂颗粒Fe/C-PANI，具体制备过程与文献（Qingfeng Yi，Yuhui Zhang，Xiaoping Liu，Bailin Xiang，Yahui Yang，Fe/Co/C–N nanocatalysts for oxygen reduction reaction synthesized by directly pyrolyzing Fe/Co-doped polyaniline，J. Mater. Sci. (2014) 49:729–736）相同；
（3）电池的阳极片的制备方法：称取50 mg AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT与60 mg的碳粉，加入8 ml无水乙醇，超声分散1小时，随后搅拌1小时，超声过程中慢慢滴加0.08 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1h,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 ℃，在400 ℃下烧结2 h，即得到电池的阳极片。
（4）电池的阴极片按下列三个步骤制备：
步骤一：催化层的制备：
将60 mg碳粉（活性炭）、30 mg Fe/C-PANI催化剂颗粒加入到10ml无水乙醇中，超声15分钟后混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入0.02 ml质量百分比60%的PTFE，搅拌，形成均匀混合的凝膏，碾压，晾干。
步骤二：防水透气层的制备：
将0.3 g碳粉（活性炭）、0.4 g研磨的无水硫酸钠加入到10 ml无水乙醇中，超声15分钟以混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入0.3 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℃后保持1小时；
步骤三：阴极片的制备：
将催化层、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℃焙烧2小时，即制备成阴极片。
（5）将上述阳极片和阴极片组装成无膜直接肼燃料电池，其结构如图1所示：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1 mol·L-1肼的1 mol·L-1氢氧化钠溶液，在此条件下电池的稳定性能曲线如图3所示。
实施例3：
 （1）将 60mg的AgNO3和70 mg的Ni(NO3)2·6H2O溶于 20ml的纯水中，再加入120 mg的多壁碳纳米管（MWCNT）与其混合后，超声30 min ；然后在搅拌下，缓慢滴入15 mL质量百分比60% 的NaBH4溶液，超声15 min 后继续在60 ℃条件下搅拌1 h；用二次水洗涤，于60 ℃干燥，得到MWCNT负载的AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT；
（2）将一定量的FeCl36H2O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，得到催化剂颗粒Fe/C-PANI，具体制备过程与文献（Qingfeng Yi，Yuhui Zhang，Xiaoping Liu，Bailin Xiang，Yahui Yang，Fe/Co/C–N nanocatalysts for oxygen reduction reaction synthesized by directly pyrolyzing Fe/Co-doped polyaniline，J. Mater. Sci. (2014) 49:729–736）相同；
（3）电池的阳极片的制备方法：称取80 mg AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT与90 mg的碳粉，加入10 ml无水乙醇，超声分散1小时，随后搅拌1小时，超声过程中慢慢滴加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1h,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 ℃，在400 ℃下烧结2 h，即得到电池的阳极片。
（4）电池的阴极片按下列三个步骤制备：
步骤一：催化层的制备：
将100 mg碳粉（活性炭）、50 mg Fe/C-PANI催化剂颗粒加入到10ml无水乙醇中，超声15分钟后混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入0.03 ml质量百分比60%的PTFE，搅拌，形成均匀混合的凝膏，碾压，晾干。
步骤二：防水透气层的制备：
将0.5 g碳粉（活性炭）、0.6 g研磨的无水硫酸钠加入到10 ml无水乙醇中，超声15分钟以混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入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℃后保持1小时；
步骤三：阴极片的制备：
将催化层、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℃焙烧2小时，即制备成阴极片。
（5）将上述阳极片和阴极片组装成无膜直接肼燃料电池，其结构如图1所示：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3 mol·L-1肼的2 mol·L-1氢氧化钠溶液，在此条件下电池的稳定性能曲线如图4所示。

Claims (3)

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 mg Ni(NO3)2·6H2O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 ℃条件下搅拌1 h；用纯水洗涤，于60 ℃干燥，得到MWCNT负载的AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT；
（2）将FeCl36H2O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20～80mg AgNi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1小时，随后搅拌1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1h,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 ℃，在400 ℃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10ml无水乙醇中，超声15分钟后混合均匀，放在80℃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10ml无水乙醇中，超声15分钟以混合均匀，放在80℃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℃后保持1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℃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 mol·L-1；氢氧化钠浓度为0.5～2 mol·L-1。
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。
CN201410010906.1A 2014-01-10 2014-01-10 一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法 Active CN103730669B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410010906.1A CN103730669B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410010906.1A CN103730669B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103730669A true CN103730669A (zh) 2014-04-16
CN103730669B CN103730669B (zh) 2015-08-19

Family

ID=50454661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410010906.1A Active CN103730669B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103730669B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104037440A (zh) * 2014-05-30 2014-09-10 湖南科技大学 一种酸性溶液中的无膜直接醇燃料电池及其制备方法
CN105428662A (zh) * 2015-11-23 2016-03-23 湖南科技大学 一种以Fe(III)为氧化剂的肼燃料电池及其制造方法
CN106887609A (zh) * 2017-03-13 2017-06-23 江西师范大学 直接肼硼烷燃料电池
CN106898499A (zh) * 2017-02-23 2017-06-27 武汉科技大学 一种添加燃料的双室赝电容器及其制备方法
CN110518263A (zh) * 2019-08-22 2019-11-29 浙江大学 硫酸钒均相辅助催化的直接肼燃料电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040258979A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-23 Ballard Power Systems Inc. Method of making a membrane electrode assembly for electrochemical fuel cells
CN101276925A (zh) * 2008-04-30 2008-10-01 浙江大学 直接式硼氢化钠-肼混合燃料电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040258979A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-23 Ballard Power Systems Inc. Method of making a membrane electrode assembly for electrochemical fuel cells
CN101276925A (zh) * 2008-04-30 2008-10-01 浙江大学 直接式硼氢化钠-肼混合燃料电池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104037440A (zh) * 2014-05-30 2014-09-10 湖南科技大学 一种酸性溶液中的无膜直接醇燃料电池及其制备方法
CN105428662A (zh) * 2015-11-23 2016-03-23 湖南科技大学 一种以Fe(III)为氧化剂的肼燃料电池及其制造方法
CN106898499A (zh) * 2017-02-23 2017-06-27 武汉科技大学 一种添加燃料的双室赝电容器及其制备方法
CN106887609A (zh) * 2017-03-13 2017-06-23 江西师范大学 直接肼硼烷燃料电池
CN106887609B (zh) * 2017-03-13 2019-12-31 江西师范大学 直接肼硼烷燃料电池
CN110518263A (zh) * 2019-08-22 2019-11-29 浙江大学 硫酸钒均相辅助催化的直接肼燃料电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN103730669B (zh) 2015-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Chemical-assisted hydrogen electrocatalytic evolution reaction (CAHER)
Li et al. A direct glucose alkaline fuel cell using MnO2–carbon nanocomposite supported gold catalyst for anode glucose oxidation
Cao et al. A direct NaBH4–H2O2 fuel cell using Ni foam supported Au nanoparticles as electrodes
Pei et al. Performance of supported Au–Co alloy as the anode catalyst of direct borohydride-hydrogen peroxide fuel cell
Hu et al. Alkaline polymer electrolyte fuel cell with Ni-based anode and Co-based cathode
Wang et al. A direct borohydride fuel cell using MnO2-catalyzed cathode and hydrogen storage alloy anode
Lobyntseva et al. Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide: Rotating disk electrode and fuel cell studies
Yi et al. Carbon supported Pt–Sn nanoparticles as anode catalyst for direct borohydride–hydrogen peroxide fuel cell: Electrocatalysis and fuel cell performance
CN102489314B (zh) 用于甲醇、乙醇燃料电池的石墨烯负载双金属纳米粒子及制备方法
CN110639534B (zh) 一种析氧电催化材料及其制备方法和应用
CN103730669B (zh) 一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法
CN111001428B (zh) 一种无金属碳基电催化剂及制备方法和应用
CN102916209B (zh) 一种无膜的直接醇燃料电池及其制造方法
Abdolmaleki et al. Direct hydrazine-hydrogen peroxide fuel cell using carbon supported Co@ Au core-shell nanocatalyst
CN104037440B (zh) 一种酸性溶液中的无膜直接醇燃料电池及其制备方法
CN104971760A (zh) 含硫、氮和过渡金属元素大孔碳氧化原催化剂的制备方法
Wang et al. Formic acid electrooxidation catalyzed by Pd/SmOx-C hybrid catalyst in fuel cells
CN110350213B (zh) 高效PtRu/C双功能燃料电池阳极催化剂及其制备方法
Ma et al. High-performance direct ethanol fuel cell using nitrate reduction reaction
CN104332637B (zh) 一种贵金属纳米颗粒负载于多孔石墨烯的催化剂制备方法
CN103191757A (zh) 一种PdNiW/C三元合金纳米催化剂及其制备方法
CN103464211B (zh) 一种MnOx/C-PTFE催化剂膏体的制备方法
CN102658126A (zh) 一种Pd/C纳米催化剂的制备方法
CN100463275C (zh) 一种硼氢化物碱性燃料电池
CN108258267A (zh) 一种酸阴极-碱阳极低温醇类燃料电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201217

Address after: Room 204, No. 158, Yaozhuang Avenue, Yaozhuang Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee after: Jiashan Linhu Xincheng Industrial Co.,Ltd.

Address before: 411201 Hunan University of science and technology, Taoyuan Road, Xiangtan City, Hunan Province

Patentee before: Hunan University of Science and Technology

TR01 Transfer of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: The invention relates to a membrane free direct hydrazine fuel cell and a manufacturing method thereof

Effective date of registration: 20211222

Granted publication date: 20150819

Pledgee: Bank of China Limited Zhejiang Yangtze River Delta integration demonstration zone sub branch

Pledgor: Jiashan Linhu Xincheng Industrial Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330002614

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right