专利名称：Al-H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>半燃料电池用离子交换膜及其电池的制作方法
技术领域：
本发明属于化学电源技术领域，特别是涉及一种高能低耗Al-H2O2半燃料电池。
背景技术：
Al-H2O2半燃料电池体系能量密度高，特别适合于长时间放电。在Al-H2O2半燃料电池中，由于H2O2阴极电解液与阳极板接触会发生直接化学反应，该副反应不会产生外部电流，但会消耗50%以上的活性物质，降低了电池的输出能量，因此通常采用如Nafion阳离子交换膜将阴、阳极隔离开。Al-H2O2电池放电时发生如表I所示的主要化学反应方程式，随着放电反应的进行，阴极负电荷不断增多，由于Nafion阳离子交换膜是选择性透过Na+的，同时阻止阴离子透过，因此Na+从阳极电解液转移至阴极电解液中，实现电池的电荷守恒；采用阳离子交换膜时通常会存在以下三个弊端首先，由于H2O2电极一侧将不断生成0H_，OF的不断积累使溶液的pH值升高,而在碱性条件下,随着pH值增大，H2O2分解产生O2的速率会明显增加，因此导致H2O2利用率大幅降低。其次，由于阳离子交换膜无法阻断阳极部分中的Al3+向阴极的扩散，Al3+会与阴极的0H_形成Al (OH)3胶体沉淀，降低阴极催化剂的催化性能，影响阴极的正常放电反应，沉淀的生成还会大大降低离子交换膜的离子传导性和使用寿命。最后，对于6e直接氧化而言如表I所不，2molAl3+需要8mol Na+来传导电荷，在溶液中NaOH浓度必须是Al3+的4倍以上，才能满足电池放电的需要，较高的物质消耗，降低了电池的高比能量优势。表IAl-H2O2半燃料电池的主要化学反应方程式
权利要求
1.Al-H2O2半燃料电池用离子交换膜，其特征在于所述的离子交换膜为AMA-40型阴离子交换膜。
2.采用权利要求1制备的Al-H2O2半燃料电池，其特征在于位于阴离子交换膜左右两面密封固装有阳极部分和阴极部分；阳极部分包括一面上制有一阳极凹槽的阳极壳体，阳极凹槽底面制有两孔，分别为阳极电解液进口和阳极电解液出口，阳极壳体内自左至右为阳极集流板、金属阳极板和阳极流道；阴极部分包括一面上制有一阴极凹槽的阴极壳体，阴极凹槽底面制有两孔，分别为阴极电解液进口和阴极电解液出口，阴极壳体内自右至左为阴极集流板、催化阴极和阴极流道。
3.根据权利要求2所述的Al-H2O2半燃料电池用离子交换膜，其特征在于所述阳极流道为金属阳极板一面垂直均匀粘贴圆柱形酚醛树脂隔膜粒，由隔膜粒之间的间隙形成；所述阴极流道为催化阴极的泡沫镍基底一面均匀压制有通槽。
4.根据权利要求2所述的Al-H2O2半燃料电池用离子交换膜，其特征在于所述阳极壳体与离子交换膜的对应面上制有一环形槽作为阳极密封槽，阴极壳体与离子交换膜的接触面上制有一环形槽作为阴极密封槽，阳极密封槽与阴极密封槽的形状相同、尺寸为等比例缩小；阳极壳体的密封槽内置有阳极密封圈；阴极壳体的密封槽内置有阴极密封圈。
5.根据权利要求2所述的Al-H2O2半燃料电池用离子交换膜，其特征在于所述阳极为招合金。
6.根据权利要求2所述的Al-H2O2半燃料电池用离子交换膜，其特征在于所述阳极壳体和阴极壳体材料均为厚度大于IOmm的3240环氧酚醛树脂板；所述阴离子交换膜及左右两面的阳极部分和阴极部分由螺栓和螺母密封固装成一体。
全文摘要
本发明涉及一种Al-H2O2半燃料电池用离子交换膜及其电池，其特点是离子交换膜为AMA-40型阴离子交换膜；本发明电池包括位于所述阴离子交换膜两面的阳极部分和阴极部分。由于采用了AMA-40型阴离子交换膜，透过阴离子，电池放电中，通过OH-传导电荷，阴极产生的OH-能自动转移至阳极，避免了OH-在阴极电解液中的过度积累，降低了H2O2分解速率，提高了H2O2利用率，阳极还得到了OH-的补充，从而减少阳极电解液中NaOH的用量，降低了电解质的添加量，提高了电池的比能量，还阻挡了阳离子通过，有效阻断了Al3+向阴极的迁移，防止了Al(OH)3沉淀的形成，提高了电池性能和离子交换膜的使用寿命。
文档编号H01M12/04GK103000970SQ20121044546
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者黄雯, 王宇轩, 林沛 申请人:中国电子科技集团公司第十八研究所