[发明专利]有机液体燃料电池电极材料及其制备方法和应用以及有机液体燃料电池电极和燃料电池

说明书

本发明涉及脱氢材料领域，公开了有机液体燃料电池电极材料及其制备方法和应用以及有机液体燃料电池电极和燃料电池。该电极材料的总量为基准，包括：0.1‑2重量％的第一金属，1‑15重量％的第二金属，2‑30重量％的第三金属氧化物，60‑95重量％的二氧化硅；所述第一金属选自第VIII族元素；所述第二金属选自铜、镍、锡、锰、锆和锌元素；所述第三金属选自第VB族元素和第VIB族元素；所述电极材料的孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为6‑9nm和15‑28nm。本发明提供的有机液体燃料电池电极材料制备方法简单，制得的有机液体燃料电池电极材料具有较好的脱氢活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及脱氢材料领域，具体涉及有机液体燃料电池电极材料及其制备方法和应用以及有机液体燃料电池电极和燃料电池。

背景技术

随着经济的发展，能源的消耗不断增长，在发展绿色可再生能源的同时，还需要提高能源的生产能力和提高能源转换效率。在过去十年中，大量研究工作被用于寻找低污染、低成本的替代电源方案。在这个背景下，燃料电池技术成为一种非常有吸引力的技术，燃料电池转换效率高而且排放无污染的特点，使其成为多种能源之间互相转换技术的有力竞争者。

尽管燃料电池具有包括上述的诸多优点，但是氢源的供给即储氢技术通常被认为是其产业化应用的最大瓶颈。目前，高压气态储氢是最成熟也是最接近于美国能源部和欧盟的标准的技术，但是这种技术也有一些缺点：气态储氢需要较大体积的储氢罐，而且储氢压力越大，储氢罐的成本、重量也会越高，安全性也越差。低温液态储氢对于大规模储氢更为合适，对于小规模车载应用来说，液氢的汽化损耗和液化成本都太高。固态储氢技术目前离车载储氢技术要求也还有一定的差距。而有机液体(甲基环己烷，环己烷，全氢萘，十二氢氮乙基咔唑等)储氢技术由于储氢密度高，需要体积小，反应高度可逆，储氢载体可循环利用等优点，被视作合适的燃料电池氢气供给技术来源。

现有的有机液体储氢技术所需装置体积，重量仍然较大，脱氢时所需能量也很高，低温燃料电池的余热无法提供足够的热源。有机液体储氢材料的直接燃料电池则可以在电极表面将有机液体储氢材料中的氢能直接转换成电能，在省去额外的脱氢装置同时还可以降低脱氢所需的能量，具有较强的应用前景。

第VB族或第VIB族元素的氧化物具有较强的脱氢活性，同时还可以储存传导质子，从而可以直接将从储氢载体中脱出的氢质子传递到燃料电池电极，提高脱氢的效率。第VB族或第VIB族元素的氧化物多为层状结构，比表面积小，不利于和反应物接触，因此活性较低，稳定性也较差，无法满足脱氢的需要。

CN104310481A公开了一种多孔三氧化钼及其制备方法、加氢催化剂及脱氢催化剂。该多孔三氧化钼的制备方法包括：S1、制备含钼可溶性酸和/或含钼可溶性盐的水溶液；S2、向水溶液中加入具有三维立方介孔结构的模板材料，得到混合物；S3、将混合物干燥、煅烧，得到煅烧产物；以及S4、去除煅烧产物中的模板材料，得到多孔三氧化钼。该方法通过采用具有三维立方介孔结构的模板材料，将含钼可溶性酸和/或含钼可溶性盐吸附在三维立方介孔洞中，经过后续处理就能够得到具有模板材料孔结构的多孔三氧化钼。

CN103515620A公开了一种电极材料、其应用、直接燃料电池、及电化学加氢电解槽。该专利申请提供一种由HnNb₂O₅、HnV₂O₅、HnMoO₃、或HWO₃和Nb₂O₅、V₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、或WO₃组成的用于直接燃料电池的电极材料。该专利申请还提供了具有该电极材料的直接燃料电池及电化学加氢电解槽。该专利申请能将氢能利用过程中：加氢过程、储氢过程和用氢过程结合起来；整个过程氢能不是以氢分子形式被利用；将传统储氢过程缩减优化。这种全新的氢能利用过程相比传统氢能利用过程，减少了氢气储存和释放过程中能量消耗，可以大大提高能源利用率。