[发明专利]一种可充电锌空气电池正极催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明属于能源材料技术领域，尤其涉及一种可充电锌空气电池正极催化剂、制备方法及其应用。本发明提供了一种可充电锌空气电池正极催化剂的制备方法，包括：将钯盐、还原剂和分散FeNi₃C_x混合，然后在30～90℃下加热反应6～48h，即得FeNi₃C_x‑Pd。本发明还提供了一种可充电锌空气电池正极催化剂。本发明还提供了一种可充电锌空气电池，其包括正极、气体扩散层和集流体层和负极；所述正极的材料为可充电锌空气电池正极催化剂；所述气体扩散层和所述集流体层均为疏水碳纤维布。本发明提供了一种可充电锌空气电池正极催化剂、制备方法及其应用，能有效解决现有的过渡金属基氧电催化剂ORR活性较低，不能满足商业化的需求的技术问题。

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，尤其涉及一种可充电锌空气电池正极催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

传统化石燃料是当今社会的主要能源资源。但是，化石燃料的储量有限，能源的可持续性问题目前变得十分严峻。再生燃料电池、太阳能/电解水分解装置、可充电金属空气电池等能源生产和储能系统/设备被认为是可持续的能源替代办法。对于可充式电金属空气电池和再生燃料电池而言，急需用于氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的高效双功能催化剂。然而，空气阴极过程(碱性介质)中的高过电位显著地阻碍了其大规模商业化应用。该过程中催化剂的活性主要取决于O₂和OH^-在催化剂表面的化学吸附，其中涉及到OER和ORR这两个决定性反应。目前，商业RuO₂/IrO₂和Pt/C仍然是电催化OER和ORR的基准催化剂。然而，贵金属基电催化材料不仅价格昂贵，而且双功能电催化活性位点有限，并且在实际应用中的稳定性也差强人意，这在很大程度上都阻碍了贵金属基电催化材料的产业规模化。因此，大力研究并开发耐用、高效和具有成本效益的可充电锌空气电池正极催化剂，来提高电催化OER和ORR的性能是刻不容缓的。

与常用的RuO₂/IrO₂催化剂相比，过渡金属基材料因具有成本效益、地球丰度高和显著的催化活性等优点，被证明是一种很有前途的高效OER电催化剂。其中，含有Fe-Ni合金的催化剂已经被证明是对OER具有良好活性的电催化材料。然而，Fe-Ni合金的ORR活性较低，不能满足商业化的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可充电锌空气电池正极催化剂、制备方法及其应用，能有效解决现有的过渡金属基氧电催化剂ORR活性较低，不能满足商业化的需求的技术问题。

本发明提供了一种可充电锌空气电池正极催化剂的制备方法，包括：

将钯盐、还原剂和分散FeNi₃C_x混合，然后在30～90℃下加热反应6～48h，即得FeNi₃C_x-Pd。

优选的，所述分散FeNi₃C_x为FeNi₃C_x分散在水溶液或有机溶剂中的混悬液。

优选的，所述分散FeNi₃C_x为FeNi₃C_x分散在醇溶液中的混悬液。

优选的，所述醇溶液为无水乙醇。

优选的，所述还原剂为能将Pd²⁺还原成Pd单质的有机物。

优选的，所述还原剂为L-抗坏血酸或有机溶剂。

优选的，所述FeNi₃C_x与Pd的质量比为1：(0.04～0.12)。

优选的，所述L-抗坏血酸与钯盐中的Pd²⁺摩尔比为1：5。