[发明专利]气体扩散电极、催化剂、制备方法及催化层喷剂制备方法

说明书

公开一种气体扩散电极的催化剂，其包括载体材料和活性组分；载体材料为乙炔黑、活性炭和/或炭黑中的一种或者几种混合构成；活性组分为双钴卟啉或双钴卟啉掺杂贵金属剂稀有金属化合物；所述载体材料的重量百分比为70‑99％，活性材料的重量百分比为1‑30％。由于活性组分主要为双钴卟啉，所以这种气体扩散电极的催化剂具有高氧化还原性，材料性价比高，而且制造的电极的电化学性能好、输出电流大、工作电位高、放电寿命长。还公开气体扩散电极、催化层喷剂，以及制备这种气体扩散电极的方法、制备这种催化剂的方法、制备这种催化层喷剂的方法。

技术领域

本发明涉及新能源电池的技术领域，尤其涉及一种气体扩散电极、催化剂、催化层喷剂，以及制备这种气体扩散电极的方法、制备这种催化剂的方法、制备这种催化层喷剂的方法。

背景技术

金属电池(即金属空气电池)是以空气中的氧为正极活性物质，以金属为负极活性物质，以导电溶液为电解液，在催化剂的催化作用下发生化学反应而产生电能的一种化学电源。

金属电池具有很多独特的优势，其燃料为金属材料，如铝、镁、锌，以及锂、钠等金属；因为燃料铝、镁、锌储量很丰富，金属空气电池资源可足量供应。正极活性物质是空气中的氧气，电池本身不用携带，电池所携带的能量大小由负极金属的量决定，使得该种电池的实际比能量能够达到350Wh/kg以上(目前锂离子电池为100Wh/kg)，有极大的性能优势。反应后的产物，可以利用风能、太阳能、水能等清洁能源或者电能富裕地区的电能重新电解氧化铝(或氢氧化镁)变为金属，然后再次安装到金属空气电池放电，驱动电动车。这样就可以实现集中大规模的生产，可以减少污染，减少排放，并且可以实现集中供电，分散使用，将成本较低的电能转移到电能成本高的地方使用，将电能从能源易于获得的地方转移到能源难以获得的地方使用。可以真正实现无污染零排放的全新汽车生活。过程中实现了无污染，零排放的绿色能源循环利用，金属空气电池在世界范围内日益引起重视。

金属空气电池具有容量大、能量高、使用安全以及无环境污染等优点，一直有广阔的应用前景。气体扩散电极不仅是金属空气电池的主要组成部分，更是制约其性能的关键因素。电极的活性直接决定了电池的放电电位和输出功率，因此制作出高活性的气体扩散电极是保障金属空气电池性能的关键步骤。

然而，目前常用气体扩散电极的催化剂材料都有各自的缺点：

1.金属氧化物，例如，MnO2等作为催化剂，氧化还原活性偏低。

2.贵金属材料，例如，Ag，Pt等贵金属材料有着优异的催化性能但是原材料成本很高。

3.稀土掺杂的钙钛矿型氧化物的催化性能很好，但价格也较高且制作难度较高。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种气体扩散电极的催化剂，其具有高氧化还原性，材料性价比高，而且制造的电极的电化学性能好、输出电流大、工作电位高、放电寿命长。

本发明的技术方案是：这种气体扩散电极的催化剂，其包括载体材料和活性组分；

载体材料为乙炔黑、活性炭和/或炭黑中的一种或者几种混合构成；

活性组分为双钴卟啉或双钴卟啉掺杂贵金属剂稀有金属化合物；

所述载体材料的重量百分比为70-99％，活性材料的重量百分比为1-30％。

由于活性组分主要为双钴卟啉，所以这种气体扩散电极的催化剂具有高氧化还原性，材料性价比高，而且制造的电极的电化学性能好、输出电流大、工作电位高、放电寿命长。

还提供了一种含有这种催化剂的气体扩散电极，其包括催化层、过渡层、集流导电网和防水透气层；