[发明专利]一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法

摘要

本发明公开了一种无膜的直接肼燃料电池及其制造方法，本发明的主要内容包括（1）首先，用硼氢化钠还原剂将硝酸银和硝酸镍还原，制备多壁碳纳米管负载的AgNi纳米催化剂颗粒（AgNi/MWCNT）；（2）将FeCl₃6H₂O与苯胺混合，以过硫酸胺为氧化剂将苯胺聚合，得到铁掺杂的聚苯胺，将它热处理后得到催化剂颗粒Fe/C-PANI；（3）将AgNi/MWCNT颗粒制备成阳极片，将Fe/C-PANI颗粒制备成气体扩散电极；（4）以上述阳极和气体扩散电极组成无膜的直接肼燃料电池，电解液为含肼的氢氧化钠溶液。本发明的这种无膜直接肼燃料电池采用非铂金属（银-镍或Fe/C-PANI）作为电极材料，电催化活性强且性能稳定，而且没有使用离子交换膜，电池成本大大下降。

主权项

 一种无膜的直接肼燃料电池的制造方法，其特征在于，包括步骤：（1）将80～120 mg多壁碳纳米管MWCNT、60～110 mg AgNO₃和10～70 mg Ni(NO₃)₂·6H₂O与20ml纯水混合，混合物超声30 min ；然后在搅拌下，缓慢滴入5～15 mL质量百分比60%的NaBH₄溶液，超声15 min 后继续在60 ℃条件下搅拌1 h；用纯水洗涤，于60 ℃干燥，得到MWCNT负载的AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT；（2）将FeCl₃6H₂O与苯胺混合，加入过硫酸胺作为氧化剂，在一定温度下将苯胺聚合，得到铁掺杂的聚苯胺，然后在高温和氮气气氛下将铁掺杂的聚苯胺进行热处理，得到Fe/C‑PANI催化剂颗粒；（3）制备电池的阳极片：称取20～80mg AgNi纳米催化剂颗粒AgNi/MWCNT与20～90mg的碳粉，加入5～10 ml无水乙醇，超声分散1小时，随后搅拌1小时，超声过程中慢慢滴加0.05～0.1 ml质量百分比60%的PTFE，使催化剂形成膏状物；将膏状物碾压成片状，晾干1h,均匀放置在不锈钢网的两个表面上，随后用压片机在30MPa下压成所需要的电极片样品；将电极片样品放置马弗炉中，缓慢升温至400 ℃，在400 ℃下烧结2 h，即得到电池的阳极片；（4）制备电池的阴极片，制备步骤如下：步骤一：催化层的制备将30～100 mg碳粉以及10～50 mg Fe/C‑PANI催化剂颗粒加入到10ml无水乙醇中，超声15分钟后混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入0.02～0.05 ml质量百分比60%的PTFE，直至搅拌成混合均匀的凝膏，然后碾压呈片状，晾干；步骤二：防水透气层的制备：将0.1～0.5g碳粉、0.2～0.6g研磨的无水硫酸钠加入到10ml无水乙醇中，超声15分钟以混合均匀，放在80℃水浴中搅拌，逐滴加入0.1～0.5 ml质量百分比60%的PTFE ，直至搅拌成混合均匀的凝膏，然后碾压呈片状；将防水透气片放入冷水中，缓慢加热至沸腾，保持30min，放入干燥箱逐渐加热温度到120℃后保持1小时；步骤三：阴极片的制备：将上述所制备的催化层、不锈钢网和防水透气层按顺序叠放在一起，以200KN的压力热压成型，样品成型后在马弗炉中400℃焙烧2小时，即制备成电池的阴极片；（5）将上述制备好的阳极片和阴极片组装成无膜的直接肼燃料电池。