[发明专利]智能驱动可充电燃料电池

权利要求书

1.一种智能驱动可充电燃料电池，其特征在于，该燃料电池包括：氧电极、负极、电解液以及智能开关；其中，所述氧电极包括充电氧催化层、离子导电/电子绝缘膜和放电氧催化层。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，

所述智能开关的三通道接口分别与所述充电氧催化层、放电氧催化层以及负极相连；

优选地，充电时，所述氧电极通过智能开关自动切换到充电催化层与负极组成工作回路，放电时，所述氧电极通过智能开关自动切换到放电催化层与负极组成工作回路。

3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，

所述氧电极包括依次叠置的充电氧催化层、离子导电/电子绝缘膜和放电氧催化层；

优选地，所述充电氧催化层与电解液接触，所述放电氧催化层与空气接触。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的燃料电池，其中，

所述离子导电/电子绝缘膜选自多孔聚乙烯隔膜、玻璃纤维隔膜、棉基纤维素薄膜、微孔聚丙烯隔膜和聚烯烃非织造隔膜中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的燃料电池，其中，

所述充电氧催化层的组分包括氧析出电催化剂和多孔导电材料；

优选地，所述氧析出电催化剂的负载量为0.05-3.5mg/cm²，优选为0.1-0.9mg/cm²；

优选地，所述氧析出催化剂选自铱、钌、金、石墨、铅、锡、钴、镍、铁、锰、镍铁铝水滑石和镍铁钴水滑石中的至少一种；

优选地，所述多孔导电材料选自泡沫镍、泡沫铜、不锈钢网、亲水碳纸和亲水碳布中的至少一种。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的燃料电池，其中，

所述放电氧催化层为一侧涂覆有氧还原电催化剂，另一侧涂覆有防水气体扩散层的碳基材料；

优选地，所述氧还原电催化剂的负载量为0.05-3.5mg/cm²，优选为0.1-0.9mg/cm²；

优选地，所述氧还原电催化剂选自铂、钯、金、银、钴、镍、铁、锰、碳纳米管、纳米碳纤维、石墨烯、有序介孔碳和N、P、S、B、N/P或N/S杂原子掺杂的无金属碳材料中的至少一种；

优选地，所述碳基材料选自碳纸、碳布和碳片中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，

所述防水气体扩散层由憎水性高分子材料构成或由有机粘结剂与憎水性碳复合构成；

优选地，所述有机粘结剂与憎水性碳的质量比为10-90：90-10；

优选地，所述憎水性高分子材料选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯和聚苯乙烯中的至少一种；

优选地，所述有机粘结剂选自羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯乳液和Nafion溶液中的至少一种；

优选地，所述憎水性碳选自乙炔黑、石墨烯、Ag纳米粉、碳纳米管、膨胀石墨和导电石墨粉末的至少一种；

优选地，所述憎水性碳以粉末的形式提供。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的燃料电池，其中，

所述智能开关包括八位微处理智能时控芯片、印制电路板、LCD液晶屏、接线螺丝、变压器、电容式橡胶按键、电源指示灯和外壳材料；

优选地，所述智能开关通过智能时控芯片按设定时间和电池工作电流突变来自动切换工作状态。

9.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，

所述负极材料选自锂、钠、钾、镁、铝、锌、铁、氢、铜、铅、锡、铟、镉、镍铝水滑石、锗、铬、锰、硅、烷烃、烯烃、醇、醛和羧酸中的至少一种，优选选自锂、钠、钾、镁、铝、锌、铁、氢、铜、铅、锡、铟、镉和镍铝水滑石中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，

所述电解液选自水、乙醇、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、二甲基砜、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和二甲氧基乙烷中的至少一种；

优选地，所述电解液的电解质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、硫酸、高氯酸、盐酸、磷酸、氟硅酸、甲基磺酸、三氟甲基磺酸、硫酸钠、硫酸锌、醋酸镁、醋酸钙、醋酸钡、醋酸锶、醋酸锂、醋酸钠、醋酸钾、氯化钠、氯化钾、氯酸钠、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲基磺酸钠、六氟磷酸钾和双三氟甲基磺酰亚胺钾中的至少一种。