CN1426127A - 二次氢氧燃料电池 - Google Patents

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张昊
黄长保
蒋宁懿
杨林
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Tianjin University
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Abstract

本发明公开了一种二次氢氧燃料电池。该二次氢氧燃料电池由壳体、电解质、隔膜、负极材料组成。其特点在于电池正极为双功能氧电极，是以空气中的氧为氧化剂，负极为储氢合金材料，其中包括LaNi5系列、混合稀土系列、Ti系列。隔膜采用阴离子交换膜、SPE或石棉膜，电解质以KOH，NaOH，LiOH加10％～80％聚苯胺，聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯絮凝剂。本发明优点在于使用空气中的氧为氧化剂，另一极燃料氢是以质子氢的形式参与反应，无氢气产生。这样无需设置高压储氢氧的储罐，电池设计简单，使用安全，采用石棉和高分子材料隔膜，制造成本低，电池体积小，易于商业化。

Description

二次氢氧燃料电池
                             技术领域
本发明涉及一种二次氢氧燃料电池，属于氢氧燃料电池技术。
                             背景技术
现有的二次氢氧燃料电池不论是分开式、综合式和可逆式，其结构均由四个部分组成氢氧燃料电池子系统：电解水子系统、燃料氢和氧化剂氧反应物的存储器，电源调节及控制子系统。
上述二次氢氧燃料电池存在不足之处：
1.燃料氢和氧化剂氧气分别采用高压储罐存储，安全问题突出，难以达到实用化。
2.采用铂催化剂和Nafion膜(美国杜邦公司开发的一种离子交换膜)，价格昂贵，难以商品化。
3.电池体积大，制造复杂，可靠性差。
                             发明内容
本发明的目的在于提供一种二次氢氧燃料电池，该二次电池具有体积小，制造方便及成本低的特点。
本发明通过下述技术方案加以实现：
该二次氢氧燃料电池由壳体、电解质、隔膜、负极材料组成。其特点在于电池正极为双功能氧电极，是以空气中的氧为氧化剂，负极为储氢合金材料，其中包括LaNi5系列、混合稀土系列、Ti系列。隔膜采用阴离子交换膜、SPE(口无溶剂聚醚碱金属盐复合物)或石棉膜，电解质以KOH，NaOH，LiOH加10％～80％聚苯胺，聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯絮凝剂。
本发明二次氢氧燃料电池原理是：电池充电时，水和吸氢材料反应，生成MH和OH-，同时，OH-在双功能氧电极生成水和O2，O2通过双功能氧电极扩散至空气中；
正极：
负极：
总反应：
电池放电时，空气中的O2通过双功能氧电极扩散至催化层，与水反应生成OH-，同时，MH和OH-反应生成M和水。
正极：
负极：
总反应：
本发明的二次氢氧燃料电池的主要特征为：电池反应所需的氢是以质子氢形式参加，没有H2产生；电池反应所需O2从空气中获取，因这一特性而使电池设计简单，无需前述高压贮气装置；电池具有较好可充性。
本发明优点在于使用空气中的氧为氧化剂，另一极燃料氢是以质子氢的形式参与反应，无氢气产生。这样无需设置高压储氢氧的储罐，电池设计简单，使用安全，加之采用石棉和高分子材料隔膜，制造成本低，电池体积小，易于商业化。
                             附图说明
图1为本发明二次氢氧燃料电池的分解结构示意图。
图2为本发明二次氢氧燃料电池的组装结构示意图。
图中1、5为固定板，2为双功能氧电极，3为隔膜，4为储氢材料，6为出气口，7为进气口。
                           具体实施方案
本电池实施例如下：
由两块不锈钢板制成电池固定板(1、5)，其中一块(1)固定板带有吹扫气进出口，电池正极由离子导电聚合物修饰后的双功能氧电极(2)构成，隔膜(3)采用石棉膜，负极(4)采用吸氢材料LaNi5构成，电池注入KOH后封装，对电池进行活化处理。
该电池样品开路电压稳定，经5个充放周期单体电池开路电压稳定在0.928-0.988之间。

Claims (1)

1.一种二次氢氧燃料电池，该二次氢氧燃料电池由壳体、电解质、隔膜、负极材料组成，其特点在于：电池正极为双功能氧电极，是以空气中的氧为氧化剂，负极为储氢合金材料，其中包括LaNi5系列、混合稀土系列、Ti系列，隔膜采用阴离子交换膜、SPE或石棉膜，电解质以KOH，NaOH，LiOH加10％～80％聚苯胺、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯絮凝剂。
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