[发明专利]用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料、阳极材料及其制备方法和燃料电池

说明书

本发明公开了一种用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料、阳极材料及其制备方法和燃料电池，用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料通过化学还原法在泡沫镍上直接合成无载体、无粘合剂的双金属催化材料CoSn_x，x为0～1。本发明的用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料，首次利用Sn与Co的复合材料作为直接硼氢化物燃料电池的催化材料，将具有良好催化活性的阳极材料与具有高氢超电势的材料相结合，获得的CoSn_x催化性能高，并且抑制硼氢化物的水解反应，降低绝对析氢速率，使得燃料的放电效率大大改善，有效的解决了催化能力与放电效率之间的矛盾。用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料为优化和完善DBFC阳极催化材料提供理论依据。

技术领域

本发明涉及直接硼氢化物燃料电池领域，特别地，涉及一种用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料。此外，本发明还涉及一种包括上述用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料的阳极材料及其制备方法和应用。

背景技术

现阶段，由于氢的储藏运输及电催化等问题，使得氢-氧燃料电池的推广应用仍面临着巨大挑战。因此，研究者试图寻找可替代氢的富氢化合物并开发新类型的燃料电池。其中最具有代表性的是直接甲醇燃料电池、直接乙醇燃料电池和直接硼氢化物燃料电池。而与醇类燃料电池相比，直接硼氢化物燃料电池拥有更高的比容量(5.7Ah/g)及更高理论电动势(1.64V)。所以，直接硼氢化物燃料电池受到越来越多的关注。

直接硼氢化物燃料电池(Direct Borohydride Fuel Cell，DBFC)是一种使用液态碱金属硼氢化物作为燃料的发电装置。由于碱金属硼氢化物是一种含氢较多且又稳定的含氢负离子物质，硼氢化物化学性质稳定，易于储存供应，使用安全而不易燃，是一种理想的燃料电池。目前，DBFC的研究多采用载体和粘合剂将催化剂结合，增加操作工序和加工成本；并且催化能力与放电效率为一对矛盾体，即催化能力的升高降低了燃料利用率。

发明内容

本发明提供了一种用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料、阳极材料及其制备方法和燃料电池，以解决现有技术中催化剂与基础电极结合复杂，并且催化能力与放电效率为一对矛盾体的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料，用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料通过化学还原法在泡沫镍上直接合成无载体、无粘合剂的双金属催化材料CoSn_x，x为0～1。

进一步地，CoSnx为球状纳米颗粒；CoSnx颗粒的粒径为10nm～30nm。

进一步地，x为0.3～0.8；CoSnx颗粒的粒径为15nm～25nm。

进一步地，x为0.5～0.7；CoSnx颗粒的粒径为16nm～20nm。

根据本发明的另一方面，还提供了一种直接硼氢化物燃料电池阳极材料，其包括上述用于直接硼氢化物燃料电池的阳极催化材料。

根据本发明的另一方面，还提供了一种直接硼氢化物燃料电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤：将泡沫镍采用敏化处理；将Sn²⁺溶液、Co²⁺溶液、B₄O₇^2﹣溶液、NH₄⁺溶液和C₄H₄O₆^2﹣混合，制备混合液；将含有BH₄^2﹣的碱性溶液中加入混合液和将敏化处理后的泡沫镍浸入混合液中，至反应体系无气泡产生，干燥获得直接硼氢化物燃料电池阳极材料。