[发明专利]一种制氢电池的电解液及其应用

说明书

本发明涉及电池电解液领域，特别是涉及一种制氢电池的电解液，包括氯化钠水溶液、离子添加剂；所述离子添加剂为阳离子添加剂或阴离子添加剂中的至少一种；所述离子添加剂用于调节制氢电池的镁阳极的反应动力学和反应产物的剥离速度；本发明提供一种制氢电池的电解液及其应用，有效提高镁水制氢电池的工作电压和稳定制氢发电性能。

技术领域

本发明涉及电池电解液领域，特别是涉及一种制氢电池的电解液及其应用。

背景技术

金属-水电池以水还原析氢反应代替传统的金属-溶解氧电池的阴极氧还原反应，不仅能够发电，同时还可以有效制备氢气，实现氢电一体化。科学家们先后发明了锂-水制氢电池，锌-水制氢电池和铝-水制氢电池。然而目前的电池制氢系统还存在成本高、安全性低的问题，如Li-水制氢电池存在成本高及采用有机溶剂存在安全问题，锌-水制氢电池电压较低及其所需双极膜价格高昂等。活泼金属中，镁具有电极电位高，重量轻，理化性能好和加工成本低的优势，已被应用于金属-溶解氧海水电池的阳极材料。

但是，镁在强碱性条件下，基本不发生反应；而在酸性条件下，镁又存在着严重的自腐蚀现象，导致镁水电池的实际比电容远低于理论比电容。因此镁水电池一般采用中性NaCl或海水作为电解液，然而随着反应进行，电解液依然会持续由中性向碱性转变，导致最终反应产物为Mg(OH)₂覆盖在镁电极表面，阻碍进一步反应，降低镁-水电池的性能，甚至导致反应终止。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种制氢电池的电解液及其应用，有效提高镁水制氢电池的工作电压和稳定制氢发电性能。

本发明采用如下技术方案：

一种制氢电池的电解液，包括氯化钠水溶液、离子添加剂；所述离子添加剂为阳离子添加剂或阴离子添加剂中的至少一种；所述离子添加剂用于调节制氢电池的镁阳极的反应动力学和反应产物的剥离速度。

对上述技术方案的进一步改进为，所述氯化钠水溶液的浓度为0.03～6mol/L，所述氯化钠水溶液的pH为6～12。

对上述技术方案的进一步改进为，所述氯化钠水溶液的浓度为0.03～3mol/L。

对上述技术方案的进一步改进为，所述阳离子添加剂为铵根离子、钾离子、锂离子中的至少一种。

对上述技术方案的进一步改进为，所述阳离子添加剂的浓度为0.01～1mol/L。

对上述技术方案的进一步改进为，所述阳离子添加剂为铵根离子时，所述铵根离子的浓度为0.01～0.5mol/L。

对上述技术方案的进一步改进为，所述阴离子添加剂为碳酸根、磷酸根、EDTA、阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

对上述技术方案的进一步改进为，所述阴离子添加剂的浓度为0.001～1mol/L。

对上述技术方案的进一步改进为，所述阴离子添加剂的浓度为0.001～0.05mol/L。

一种制氢电池的电解液的应用，使用上述的制氢电池的电解液，其在镁-水制氢电池的应用。

本发明的有益效果为：

第一方面，本发明提供的电解液添加阳离子或阴离子添加剂中的至少一种，调节镁阳极的反应动力学和反应产物的剥离速度，提高镁-水制氢电池的工作电压和工作电流，提高制氢发电性能；第二方面，本发明提供的电解液能够有效剥离产物Mg(OH)₂，从而缓解Mg(OH)₂覆盖镁电极造成的电流制氢效率降低的问题；第三方面，镁-水制氢电池反应只消耗镁和水，反应的主要产物为固态Mg(OH)₂，基本不消耗电解液，经过滤、沉降后够可回收重复使用。

附图说明