[发明专利]一种直接式多醚类化合物燃料电池及系统

权利要求书

1.一种直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于包括至少一个阳极结构和至少一个阴极结构，所述阳极结构包括阳极基体与阳极催化剂，所述阴极结构包括阴极基体与阴极催化剂；

所述直接式多醚类化合物燃料电池能够使多醚类化合物在阳极催化剂的作用下于阳极进行氧化反应生成水与二氧化碳，并释放出电子及质子，且氧气与释放的质子在阴极催化剂的作用下于阴极进行还原反应；

所述阳极催化剂选自Pt-Ru-Bi催化剂与酸性聚合物催化剂的复合物和/或铂碳催化剂与酸性聚合物催化剂的复合物，其中，所述阳极催化剂的制备方法包括：将Pt-Ru-Bi催化剂和/或铂碳催化剂、酸性聚合物催化剂分散于乙醇和水的混合溶液，之后加入全氟磺酸型聚合物溶液，再经超声处理，制得所述阳极催化剂；所述酸性聚合物催化剂的制备方法包括：使包含乙烯基咪唑、1,3-丙烷磺酸内酯和甲苯的混合反应体系于30~110 ℃反应1~24 h，制得乙烯基磺丙基咪唑内盐；使包含所述乙烯基磺丙基咪唑内盐、烯基咪唑内盐、苯乙烯、对二乙烯苯、引发剂和甲醇的混合反应体系于30~110 ℃反应2~72 h，制得酸性聚合物前驱体，其中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈引发剂；以及，将所述酸性聚合物前驱体与H₂SO₄溶液混合并于25~90 ℃反应1~72 h，制得酸性聚合物催化剂。

2.根据权利要求1所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于：所述阳极催化剂为Pt-Ru-Bi催化剂与酸性聚合物催化剂的复合物。

3.根据权利要求1所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述Pt-Ru-Bi催化剂的制备方法包括：在保护性气氛下，使包含铂化合物、钌化合物、铋化合物、聚乙二醇和乙二醇的第一混合反应体系于100~160℃反应30~180min，制得Pt-Ru-Bi催化剂，其中，所述铂化合物选自二(乙酰丙酮)铂，所述钌化合物选自乙酰丙酮钌，所述铋化合物选自五水合硝酸铋。

4.根据权利要求1所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于：所述阴极催化剂选自过渡金属基催化剂；

所述过渡金属基催化剂选自Fe基催化剂、Co基催化剂或Ni基催化剂中的任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求4所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述阴极催化剂的制备方法包括：将均苯四酸二酐、氯化钴、尿素、氯化铵和钼酸铵混合均匀，并于210~280℃进行原位固态缩聚反应2~48 h，获得聚合酞菁钴，之后于保护性气氛中，将所获聚合酞菁钴于600~1000℃热处理1~6h，制得所述阴极催化剂。

6.根据权利要求1所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述多醚类化合物选自聚合链段长为n=2-12的聚甲氧基二甲醚DMM_n和/或聚合链段长为n=2-12聚甲氧基二乙醚DEM_n。

7.根据权利要求1所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述阳极基体选自碳纤维布和/或碳纤维纸。

8.根据权利要求1所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述阴极基体选自碳纤维布和/或碳纤维纸。

9.根据权利要求1所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述直接式多醚类化合物燃料电池的阳极结构和阴极结构之间还设置有质子交换膜和/或电解液。

10.根据权利要求9所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述质子交换膜选自磺化聚合物膜。

11.根据权利要求9所述的直接式多醚类化合物燃料电池，其特征在于，所述质子交换膜选自全氟磺酸离子膜、Nafion-117质子交换膜、无机酸掺杂膜、无机酸复合膜中的任意一种或两种以上的组合。