[发明专利]一种二元电解质凝胶聚合物电解液的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种二元电解质凝胶聚合物电解液的制备方法及其应用，其步骤如下：1、将电解质和蒸馏水混合溶解成导电溶液；2、向导电溶液中加入作为载体的电解质形成二元电解质凝胶电解液；3、将所制备的二元电解质凝胶聚合物电解液应用于燃料电池，进行充放电测试，具有平稳的放电电位曲线。所述的二元电解质包括电解质和作为载体的电解质，电解质为无水硫酸钠、无水碳酸钠或无水碳酸钾中的一种，作为载体的电解质为聚丙烯酸钠，所述的二元电解质凝胶聚合物电解液应用于燃料电池。本发明的一种二元电解质凝胶聚合物电解液的制备方法及其应用，配置成功的二元电解质凝胶聚合物电解液应用于氢燃料电池，具有实用、环保、安全、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种电解液的制备方法，具体涉及一种二元电解质凝胶聚合物电解液的制备方法及其应用。

背景技术

氢燃料电池是一种将氢气与氧气的化学能直接转化为电能的新型装置。由于能量转换不受卡诺循环的限制,且附加产物无环境污染效应,满足现代社会开辟新能源,减少对环境的污染的发展原则,因此氢燃料电池的研究及使用备受瞩目。氢燃料电池常用电解液为磷酸、汞、NaOH、KOH等，工作温度大约80～200℃，必须使用Pt、Au、Ag等贵金属做催化剂，价格昂贵。电解质的腐蚀严重，寿命较短，且容易引起环境二次污染。传统的电解液已经不能满足商业发展需求,所以必须开发新型电解液。

无水硫酸钠(Na₂SO₄)、无水碳酸钠(Na₂CO₃)和无水碳酸钾(K₂CO₃)是强碱盐，易溶于水且其水溶液呈弱碱性、具有良好的导电性能。聚丙烯酸钠(PAAS)与硫酸钠溶液、碳酸钠溶液及碳酸钾溶液有很好的相容性、界面稳定性；可以提高凝胶电解质的离子导电率。聚丙烯酸钠在水中能够溶胀并保能有效地减少水分蒸发，使凝胶柔软而能保持一定的形状，具有较大的机械性能。采用无水硫酸钠、无水碳酸钠或无水碳酸钾与聚丙烯酸钠制作燃料电池凝胶聚合物电解液可以避免腐蚀，提高电池寿命，降低电解液材料成本，避免环境污染，推动燃料电池的商业化应用。

公知文献1(中国发明专利申请号201210568829.2)公开了一种聚合物电解液添加剂及使用该添加剂的凝胶聚合物电池。该发明提供的聚合物电解液成分包括埋盐、添加剂等，其中添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯中的一种。公知文献2(中国发明专利申请号201810706390.2)公开了一种固态离子凝胶聚合物电解质及其制备方法。制备方法是通过将溶解有锂盐的离子液体与具有三维网络结构的有机/无机杂化材料混合浸润形成的固态的离子凝胶复合材料。该凝胶聚合物电解质表现出较好的柔性和机械性能,具有较好的安全性能。公知文献3(中国发明专利申请号201810563182.1)公开了一种复合凝胶聚合物电解质的制备方法及使用该电解质的锂空气电池。该复合凝胶聚合物电解质包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂、聚氨酯类聚合物、二氧化硅气凝胶和无纺布骨架材料。作为新型复合凝胶聚合物电解质,可广泛适用于锂空气电池、锂离子电池、燃料电池、柔性储能器件等。

现有上述公知文献，对固态凝胶聚合物电解质应用于燃料电池或锂电池做了介绍，但未见以无水硫酸钠、无水碳酸钠或无水碳酸钾与聚丙烯酸钠为原料制备凝胶聚合物电解液且应用于氢燃料电池。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种二元电解质凝胶聚合物电解液的制备方法及其应用。

本发明的技术方案是：一种二元电解质凝胶聚合物电解液的制备方法及其应用，其步骤如下：1、将电解质和蒸馏水混合溶解成导电溶液；2、向导电溶液中加入作为载体的电解质形成二元电解质凝胶电解液；3、将所制备的二元电解质凝胶聚合物电解液应用于燃料电池，进行充放电测试，具有平稳的放电电位曲线。所述的二元电解质包括电解质和作为载体的电解质，电解质为无水硫酸钠、无水碳酸钠或无水碳酸钾中的一种，作为载体的电解质为聚丙烯酸钠，所述的二元电解质凝胶聚合物电解液应用于燃料电池。