[发明专利]利用导电聚合物修饰碳载氢氧化钴复合催化剂的燃料电池

权利要求书

1、一种利用导电聚合物修饰碳载氢氧化钴复合催化剂的燃料电池，包括以泡沫镍作为基体的负极和以经憎水处理的碳纸或碳布作为基体的正极，其特征在于，所述负极通过以下方式制得：将导电聚合物修饰的碳载氢氧化钴复合催化剂、水、浓度为5wt％的全氟磺酸基树脂溶液和无水乙醇按照1∶3∶7∶3～1∶6∶7∶6的质量比例混合调制成浆料，涂覆到泡沫镍上，自然晾干即可；所述导电聚合物修饰的碳载氢氧化钴复合催化剂通过以下步骤制得：

(1)导电聚合物修饰的碳载体的制备

将碳材料分散到水、甲醇或者氯仿中配成悬浊液，其质量比为1∶10～30；加入冰乙酸或者盐酸调节pH值为1～4，室温搅拌10～30min；按与碳材料的质量比为1∶4～1∶5加入吡咯或噻吩搅拌5～10min，然后加入浓度为3～30wt.％的H₂O₂或者FeCl₃水溶液20～50ml，作为聚合反应的引发剂，室温搅拌3～10h；产物用温去离子水洗涤，真空干燥后制得导电聚合物修饰的碳载体；

(2)导电聚合物修饰的碳载氢氧化钴复合催化剂的制备

取前述导电聚合物修饰的碳载体与去离子水配成悬浊液加入三颈烧瓶，其中碳载体与去离子水的质量比为1∶15～1∶25；再加入钴盐溶液，其中碳载体与钴盐的质量比为1∶0.2～1∶1，搅拌回流加热至70～90℃；缓慢加入浓度为0.5M的碱性硼氢化钠溶液20ml作为还原剂，剧烈搅拌30～60min后，自然冷却；用去离子水洗涤过滤后，真空70～90℃干燥6～12h后制得导电聚合物修饰的碳载氢氧化钴复合催化剂。

2、根据权利要求1所述利用导电聚合物修饰碳载氢氧化钴复合催化剂的燃料电池，其特征在于，所述钴盐为下述中的任意一种：无机钴盐：硝酸钴、氯化钴、硫酸钴，或有机钴盐：草酸钴、醋酸钴。

3、根据权利要求1所述利用导电聚合物修饰碳载氢氧化钴复合催化剂的燃料电池，其特征在于，所述正极通过以下方式制得：将导电聚合物修饰的碳载氢氧化钴复合催化剂、水、浓度为10wt％的聚四氟乙烯乳液和无水乙醇按照1∶3∶7∶3～1∶6∶7∶6的质量比例混合调制成浆料涂覆在经憎水处理后的碳布或碳纸上，350℃烘1～2h后，自然冷却至室温即可；所述的导电聚合物修饰的碳载氢氧化钴复合催化剂的担载量为0.5～15mg cm^-2。

4、根据权利要求1至3其中任意一种利用导电聚合物修饰碳载氢氧化钴复合催化剂的燃料电池，其特征在于，所述作为正极基体的经憎水处理的碳纸或碳布的制备过程如下：将碳纸或者碳布浸没在10wt.％聚四氟乙烯乳液中，浸渍2～4min后，用滤纸吸干残余的聚四氟乙烯乳液，将基体放入马弗炉中350℃煅烧1～2h，自然冷却至室温即可。

5、根据权利要求1至3其中任意一种利用导电聚合物修饰碳载氢氧化钴复合催化剂的燃料电池，其特征在于，该燃料电池以碱性硼氢化钠水溶液为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，以全氟磺酸基树脂为电解质，燃料电池的工作温度范围为室温至摄氏80℃；所述碱性硼氢化钠水溶液中含有2.5～20wt.％的NaBH₄和5～20wt.％的NaOH，余量为水。

6、根据权利要求1至3其中任意一种利用导电聚合物修饰碳载氢氧化钴复合催化剂的燃料电池，其特征在于，该燃料电池以N₂H₄的NaOH溶液为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，以全氟磺酸基树脂膜为电解质，燃料电池的工作温度范围为室温至摄氏80℃；所述N₂H₄的NaOH溶液中含有2.5～20wt.％的N₂H₄和5～20wt.％的NaOH，余量为水。