专利名称：直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂，具体地说 是一种含有过渡金属氧化物的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂材料。
(二)
背景技术：
直接硼氢化物燃料电池(DBFC)是以硼氢化物为阳极的燃料电池，NaB^是含 氢量很高(llwt.。/。)的储氢材料，理论上NaBH4的直接电氧化可为8e—反应，有很高 的能量密度(比能量为9300 Wh/kg)、比容量(5668 Ah/kg)和电池电压(阴极 为02时1.64 V); NaBIl不易燃、毒性低(除非吞食，否则无害)、不产生0)2,理 论上NaBH4可以使用非铂催化剂；NaBR,溶液能充当热交换介质来冷却电池而无须 额外的冷却板；水的电渗拖曳可用做阴极反应物，而无须象氢气那样需要润湿。 这些特性对于燃料电池的设计和组装是非常有益的。NaBH4电氧化催化剂主要分 为两大类， 一类是Pt、 Pd、 Au、 Ir、 Os和Ag等贵金属，其中Pt的电催化活性最高， 但也易于发生NaBH4的水解反应；Au能发生近8e反应，但其反应活性低。另一类 为为储氢合金，Choudhury等人对比研究了AB5型和AB2型储氢合金对NaBH,的催化 性能，结果表明储氢合金的催化活性小，明显低于贵金属。可参阅王贵领，兰剑， 曹殿学等，直接NaBH4-&02燃料电池的研究进展，化工学报，2008, 159(4) :805-813，以及Choudhury N A, Raman R K， Sampath S,等人，Analkaline direct borohydride fuel cell with hydrogen peroxide as oxidant. Journal of Power Sources' 2005， 143:1-8。
(三)
发明内容
本发明的目的在于提供一种能加大储氢合金对硼氢化物的电化学氧化性能， 提高硼氢化物阳极的放电性能的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂。 本发明的目的是这样实现的
在储氢合金阳极催化剂中加有过渡金属氧化物，其加入量是过渡金属氧化物 与储氢合金的质量比为5 10: 95 5。
所述的过渡金属氧化物是Co、 Fe、 Ni、 V、 Ti或Mn的氧化物，以及它们的
3混合物。
所述的储氢合金阳极催化剂的储氢合金是ABs型或AB2型储氢合金，以及它 们的混合物。
本发明提出一种用过渡金属氧化物提高直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳 极催化性能的方法。过渡金属氧化物的掺杂为氢的吸附和解离提供了新的活性位 置，提高了储氢合金的催化活性，解决了硼氢化物燃料阳极放电电流小的问题。 其特征在于储氢合金与过渡金属氧化物混合，增大了储氢合金对硼氢化物的电催 化性能。本发明的实质是在直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂的基础 上，通过与过渡金属氧化物混合，加大了储氢合金对硼氢化物的电化学氧化性能， 提高了硼氢化物阳极的放电性能。
本发明的优点在于采用储氢合金与过渡金属氧化物混合，过渡金属氧化物的 混合首先能为氢的吸附和解离提供了新的活性位置，在一定程度上降低吸氢活化 能；第二过渡金属元素具有未充满的价层d轨道，可能在硼氢化物的电氧化过程
中产生一种协同效应。因而能显著提高直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化 剂的性能。
具体实施例方式
下面举例对本发明做更详细地描述
具体实施方式
1
采用Fe203与储氢合金混合得到复合催化剂，FeA与储氢合金的质量比为 5:95。以碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，以储氢合金复合催化剂为工作 电极，在2 M的NaOH和O. 10 M的NaBH4的溶液中，扫描速度为IO mV/s， -0. 55V vs. Ag/AgCl的电压下，电流密度达125mA/cm2，并且NaBH4不发生水解。
具体实施方式
2
采用CO304与储氢合金混合得到复合催化剂，Co:A与储氢合金的质量比为 10:90。以碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，以储氢合金复合催化剂为工作 电极，在2 M的NaOH和O. 10 M的NaBH4的溶液中，扫描速度为IO mV/s， -0. 55V vs. Ag/AgCl的电压下，电流密度达90mA/cra2，并且NaBft不发生水解。
具体实施方式
3
采用Mn02与储氢合金混合得到复合催化剂，Mn02与储氢合金的质量比为10:90。以碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，以储氢合金复合催化剂为工作 电极，在2 M的NaOH和O. 10 M的NaBH4的溶液中，扫描速度为10mV/s， -0. 55V vs. Ag/AgCl的电压下，电流密度达90mA/cm2，并且NaBH4不发生水解。
具体实施方式
4
采用^02与儲氢合金混合得到复合催化剂，VA与储氢合金的质量比为8:92。 以碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，以储氢合金复合催化剂为工作电极， 在2M的NaOH和0. 10M的NaBFi的溶液中，扫描速度为10raV/s, -0. 60V vs. Ag/AgCl 的电压下，电流密度达102mA/cm2，并且Na朋4不发生水解。
具体实施方式
5
采用Ti02与储氢合金混合得到复合催化剂，Ti02与储氢合金的质量比为7:93。 以碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，以储氢合金复合催化剂为工作电极， 在2 M的NaOH和O. 10 M的NaB&的溶液中，扫描速度为IO mV/s， -0. 60 V vs. Ag/AgCl 的电压下，电流密度达114mA/cm2，并且NaBH4不发生水解。
权利要求
1、一种直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂，其特征是在储氢合金阳极催化剂中加有过渡金属氧化物，其加入量是过渡金属氧化物与储氢合金的质量比为5～1095～5。
2、 根据权利要求1所述的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂，其 特征是所述的过渡金属氧化物是Co、 Fe、 Ni、 V、 Ti或Mn的氧化物，以及它 们的混合物。
3、 根据权利要求2所述的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂，其 特征是所述的储氢合金阳极催化剂的储氢合金是AB5型或AB2型储氢合金，以 及它们的混合物。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催 化剂，其特征是所述的过渡金属氧化物是Co:,04， CoA与储氢合金的质量比为 10:90。
5、 根据权利要求l、 2或3所述的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催 化剂，其特征是所述的过渡金属氧化物是FeA， Fe203与储氢合金的质量比为 5:95。
6、 根据权利要求l、 2或3所述的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催 化剂，其特征是所述的过渡金属氧化物是Mn02， Mn02与储氢合金的质量比为 10:90。
7、 根据权利要求l、 2或3所述的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催 化剂，其特征是所述的过渡金属氧化物是VA， V^与储氢合金的质量比为 8:92。
8、 根据权利要求l、 2或3所述的直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催 化剂，其特征是所述的过渡金属氧化物是Ti02， Ti02与储氢合金的质量比为 7:93。
全文摘要
本发明提供的是一种直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂。在储氢合金阳极催化剂中加有过渡金属氧化物，其加入量是过渡金属氧化物与储氢合金的质量比为5～10∶95～5。过渡金属氧化物的掺杂为氢的吸附和解离提供了新的活性位置，提高了储氢合金的催化活性，解决了硼氢化物燃料阳极放电电流小的问题。其特征在于储氢合金与过渡金属氧化物混合，增大了储氢合金对硼氢化物的电催化性能。本发明的实质是在直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极催化剂的基础上，通过与过渡金属氧化物混合，加大了储氢合金对硼氢化物的电化学氧化性能，提高了硼氢化物阳极的放电性能。
文档编号H01M4/90GK101465430SQ20091007124
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者曹殿学, 王贵领 申请人:哈尔滨工程大学