[发明专利]应用于铝过氧化氢半燃料电池的电解液

说明书

技术领域

本发明属于铝过氧化氢半燃料电池技术领域，特别是涉及一种应用于铝过氧化氢半燃料电池的电解液。

背景技术

铝过氧化氢半燃料电池具有能量密度高，放电电压稳定、放电时间长的特点。

目前，铝过氧化氢半燃料电池的阳极为金属铝，阴极电解液中活性物质为H₂O₂，阴、阳极之间采用离子交换膜隔开（见图2），下表为铝过氧化氢半燃料电池的主要化学反应：

  阴极： 3H₂O₂+6e^-—→6OH^-  阳极： 2Al+8OH^-—→2AlO₂^-+4H₂O+6e^-  电池反应： 2Al+3H₂O₂+2OH^-—→2AlO₂^-+4H₂O

铝过氧化氢半燃料电池中，阴极电解液中的活性物质H₂O₂，在碱性溶液中极易分解产生O₂。图3所示为3.4%NaCl+1M H₂O₂+NaOH溶液中，温度为20℃时，NaOH浓度对H₂O₂分解速率的影响。从图中可以看出，随着NaOH浓度的增大，H₂O₂分解产生O₂的速率显著增加。从上表可以看出，电池放电时，在H₂O₂电极一侧将不断生成OH^－，溶液pH值不断升高，则H₂O₂分解产生O₂的速率会明显增加。因此，若采用碱性阴极电解液，电池放电时间越长，H₂O₂的利用率越低，电池的质量比能量越低。

铝过氧化氢半燃料电池中，阴极电解液若采用强酸性溶液，虽然H₂O₂稳定性有所提高，不易分解产生O₂，但是H₂O₂的强酸性溶液有很强的氧化性（4H₂O₂＋8e^-＋4H⁺→8H₂O，E⁰＝1.77V），对多种金属都会造成腐蚀。因此使用强酸性阴极电解液时，电池的导电性材料（如阴极催化剂的载体、双极性电极的隔离金属箔等）的选择面很窄，一般只能采用石墨等非金属材料制成双极板，但采用这种结构的电池一般厚度较大，降低了电池的体积比能量和比功率，还会提高电池成本。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的技术问题而提供H₂O₂利用率高、能提高电池质量比能量、体积比能量和比功率，制作电池的导电性材料选择面宽、降低电池制作成本一种应用于铝过氧化氢半燃料电池的电解液。

本发明采取的技术方案是：

应用于铝过氧化氢半燃料电池的电解液，包括含有H₂O₂的阴极电解液，其特点是：所述阴极电解液中还含有HAc+NaAc缓冲溶液。