专利名称：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
技术领域：
本发明涉及改善直接硼氢化物燃料电池储氢合金阳极性能的方法，具体地说 是一种用碱处理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。
(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，NaBH4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); NaB&不易燃、毒性低(除非吞食，否则无害)、不产生CO"理 论上Na朋4可以使用非铂催化剂；NaBH4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NaBH,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Na朋4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-H202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, Sa卿ath S,等人，An alkaline 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可以克服储氢合金阳极催化剂比表面小、电活性 低等缺点，解决硼氢化物燃料阳极放电电流小的问题的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。 本发明的目的是这样实现的
按照碱与储氢合金的体积比为2: 1，将储氢合金在80'C的碱液中浸泡5小 时，碱的浓度为5 8 M。所述的碱是NaOH、 KOH或它们的混合物。
所述的储氢合金是ABs型储氢合金、AB2型储氢合金或它们的混合物。 本发明提出了一种用碱处理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，碱处理克服了现有储氢合金阳极催化剂比表面小、电活性低等缺点， 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在使用前用碱 进行处理，从而增大了储氢合金对硼氢化物的催化性能。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，通过预先对储氢合金进行碱处 理，加大了储氢合金对硼氢化物的电化学催化性能，提高了硼氢化物阳极的放电 性能。
本发明的优点在于采用碱处理储氢合金阳极催化剂，碱处理首先能溶解储氢 合金表面的氧化物，对表面进行化学修饰；第二可使储氢合金表面形成催化活性 很高的富镍层；第三在2M的Na0H中，当硼氢化物的浓度低于0. 15 M时硼氢化 物不发生水解。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NaOH处理ABs型储氢合金，碱与储氢合金的体积比为2:1，碱的浓度为6M， 8(TC浸泡时间5h。以碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，储氢合金为工作电 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. 6V vs. Ag/AgCl的电压下，电流密度达65mA/cm2，并且NaBH4不发生水解。
具体实施方式
2
采用K0H处理AB5型储氢合金，碱与储氢合金的体积比为2:1，碱的浓度为6M， 船貼04的浓度为0.2M， 80。C浸泡时间5h。以碳棒为对电极，以Ag/AgCl为参比电 极，储氢合金为工作电极，在2 M的KOH和O. 10 M的NaBH4的溶液中，扫描速度为 10mV/s， -0.6Vvs. Ag/AgCl的电压下，电流密度达70mA/cm2，并且NaB仏不发生 水解。
具体实施方式
3
采用NaOH和KOH (摩尔比l:l)处理ABs型储氢合金，碱与储氢合金的体积
4比为2:1 ，碱的浓度为6M， NaH2P04的浓度为0. 2M， 8(TC浸泡时间5h。以碳棒为 对电极，以Ag/AgCl为参比电极，储氢合金为工作电极，在2 M的Na0H和0.10 M的NaBH4的溶液中，扫描速度为10mV/s， -0.6V vs. Ag/AgCl的电压下，电流 密度达68mA/cm2，并且Na朋4不发生水解。
权利要求
1、一种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，其特征是按照碱与储氢合金的体积比为21，将储氢合金在80℃的碱液中浸泡5小时，碱的浓度为5～8M。
2、 根据权利要求1所述的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，其特征是所述的碱是NaOH、 KOH或它们的混合物。
3、 根据权利要求2所述的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，其特征是所述的碱是NaOH和K0H的摩尔比为1:1的混合物。
4、 根据权利要求1-3任何一项所述的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，其特征是所述的储氢合金是AB5型储氢合金、AB2型储 氢合金或它们的混合物。
全文摘要
本发明提供的是一种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。按照碱与储氢合金的体积比为2∶1，将储氢合金在80℃的碱液中浸泡5小时，碱的浓度为5～8M。本发明提出了一种用碱处理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，碱处理克服了现有储氢合金阳极催化剂比表面小、电活性低等缺点，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在使用前用碱进行处理，从而增大了储氢合金对硼氢化物的催化性能。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，通过预先对储氢合金进行碱处理，加大了储氢合金对硼氢化物的电化学催化性能，提高了硼氢化物阳极的放电性能。
文档编号H01M4/88GK101465429SQ20091007124
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