一种空气燃料电池阳极电极片及其制备方法、一种空气燃料电池技术

本发明专利技术提供了一种空气燃料电池阳极电极片，属于空气燃料电池技术领域。包括金属硼化物粉末和镍粉，所述金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末。本发明专利技术提供的空气燃料电池阳极电极片中的金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末，扩大了用于空气燃料电池阳极电极片中金属硼化物的种类。

【技术实现步骤摘要】
一种空气燃料电池阳极电极片及其制备方法、一种空气燃料电池
本专利技术涉及空气燃料电池
，尤其涉及一种空气燃料电池阳极电极片及其制备方法、一种空气燃料电池。
技术介绍
随着不可再生能源的逐渐枯竭，能源问题已经成为人类所面临的重要问题。而燃料电池作为高效、洁净和安全的新能源技术，已经成为新能源开发领域的研究热点之一。金属空气电池则充分发挥了燃料电池的长处，其比能量高、结构简单、放电电压平稳，是未来很有发展和应用前景的一类新兴绿色能源。金属空气电池以活泼金属作为负极，空气中的氧气作为正极，氧气通过气体扩散电极到达气-液-固三相界面与金属负极发生反应而放出电能。与现有的铅酸、镍氢和锂离子电池相比，金属空气电池可实现更高的能量密度和比容量，而且安全性更高。上世纪末，美国StevenAmendola等提出了以硼化物作为电极材料的高能量电池体系，VB2在碱性溶液中可以发生电子氧化反应，理论放电比容量为4060mAh/g，几乎是锌空气电池理论放电比容量(820mAh/g)的5倍，能量密度为32000Wh/L(6270Wh/kg)，这是目前水溶液体系金属化合物放电性能的最高水平。但是现有技术中没有关于其他种类的含硼化物作为空气燃料电池阳极的报道。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种空气燃料电池阳极电极片及其制备方法、一种空气燃料电池。本专利技术提供一种新型的空气燃料电池阳极电极片，扩大用于空气燃料电池阳极电极片中金属硼化物的种类。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种空气燃料电池阳极电极片，包括金属硼化物粉末和镍粉，所述金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末。优选地，所述金属硼化物粉末的粒径为325～400目。优选地，所述镍粉的粒径为325～400目。优选地，所述金属硼化物粉末和镍粉的摩尔比为1.8～2.6:1。本专利技术还提供了上述技术方案所述空气燃料电池阳极电极片的制备方法，包括以下步骤：将金属硼化物粉末和镍粉混合后压制，得到压制物料；将所述压制物料进行烧结，得到空气燃料电池阳极电极片。优选地，所述压制物料为圆形，所述压制物料的直径为15mm，所述压制物料的厚度为1.0～1.5mm。优选地，所述烧结的温度为900～1000℃，所述烧结的时间为2～3h。优选地，升温至所述烧结温度的升温速率为5～10℃/min。一种空气燃料电池，包括上述技术方案所述的空气燃料电池阳极电极片或上述制备方法制得的空气燃料电池阳极电极片、阴极和电解质；所述阴极包括空气扩散层、集流体和催化层，所述电解质为氢氧化钾水溶液。本专利技术提供了一种空气燃料电池阳极电极片，包括金属硼化物粉末和镍粉，所述金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末。本专利技术提供的空气燃料电池阳极电极片中的金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末，扩大了用于空气燃料电池阳极电极片中金属硼化物的种类。且本专利技术提供的空气燃料电池阳极电极片具有疏松多孔结构，有利于金属硼化物粉末与电解液进行充分接触，从而提升了电极利用率，MoB2氧化后生成的MoB3溶于电解质，从而不会对二硼化钼粉末与电解质的接触造成阻碍；TiB2具有高的放电电压，由于电极在大电流密度下放电的强极化作用，导致电极效率随放电电流的增大而减小；MgB2的电极效率随电流密度的增大先上升后降低。实施例的数据表明，本专利技术提供的空气燃料电池阳极电极片使用二硼化钼粉末时，以20mA·cm-2的电流密度进行放电时，可以得到最大的容量密度为2192.2mA·h·g-1，阳极效率为80.14％；使用二硼化钛粉末时，以2.5mA·cm-2的电流密度进行放电时，可以得到最大的容量密度为2055.2mA·h·g-1，阳极效率为53.28％，功率密度为2.153mW·cm-2；使用二硼化镁粉末时，以15mA·cm-2的电流密度进行放电时，可以得到最大的容量密度为3116.4mA·h·g-1，阳极效率为66.31％，功率密度为10.14mW·cm-2。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例1空气燃料电池阳极电极片的极化曲线；图2为本专利技术实施例1电池在2.5mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图3为本专利技术实施例1电池在5mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图4为本专利技术实施例1电池在10mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图5为本专利技术实施例1电池在15mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图6为本专利技术实施例1电池在20mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图7为本专利技术实施例1电池在25mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图8为本专利技术实施例1电池电流密度-容量密度曲线；图9为本专利技术实施例2空气燃料电池阳极电极片的极化曲线；图10为本专利技术实施例2电池在2.5mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图11为本专利技术实施例2电池在5mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图12为本专利技术实施例2电池在10mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图13为本专利技术实施例2电池在15mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图14为本专利技术实施例2电池在20mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图15为本专利技术实施例2电池在25mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图16为本专利技术实施例2电池电流密度-容量密度曲线；图17为本专利技术实施例3空气燃料电池阳极电极片的极化曲线；图18为本专利技术实施例3电池在2.5mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图19为本专利技术实施例3电池在5mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图20为本专利技术实施例3电池在10mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图21为本专利技术实施例3电池在15mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图22为本专利技术实施例3电池在20mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图23为本专利技术实施例3电池在25mA·cm-2电流密度下的恒流放电测试曲线；图24为本专利技术实施例3电池电流密度-容量密度曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种空气燃料电池阳极电极片，包括金属硼化物粉末和镍粉，所述金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末。在本专利技术中，所述金属硼化物粉末的粒径优选为325～400目。在本专利技术中，所述镍粉的粒径优选为325～400目。本专利技术对所述金属硼化物粉末以及镍粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本专利技术中，所述金属硼化物粉末和镍粉的摩尔比优选为1.8～2.6：1。本专利技术还提供了上述技术方案所述空气燃料电池阳极电极片的制备方法，包括以下步骤：将金属硼化物粉末和镍粉混合后压制，得到压制物料；将所述压制物料进行烧结，得到空气燃料电池阳极电极片。本专利技术将金属硼化物粉末和镍粉混合后压制，得到压制物料。本专利技术对所述混合方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的，如研磨。在本专利技术中，所述压制物料优选为圆形，所述压制物料的直径优选为15mm，所述压制物料的厚度优选为1.0～1.5mm。在本专利技术中，所述压制优选在压片机中进行。得到压制物料后，本专利技术将所述压制物料进行烧结，得到空气燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气燃料电池阳极电极片，包括金属硼化物粉末和镍粉，所述金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末。

【技术特征摘要】
1.一种空气燃料电池阳极电极片，包括金属硼化物粉末和镍粉，所述金属硼化物粉末为二硼化钛粉末、二硼化钼粉末或二硼化镁粉末。2.根据权利要求1所述的空气燃料电池阳极电极片，其特征在于，所述金属硼化物粉末的粒径为325～400目。3.根据权利要求1或2所述的空气燃料电池阳极电极片，其特征在于，所述镍粉的粒径为325～400目。4.根据权利要求1所述的空气燃料电池阳极电极片，其特征在于，所述金属硼化物粉末和镍粉的摩尔比为1.8～2.6:1。5.权利要求1～4任意一项所述空气燃料电池阳极电极片的制备方法，包括以下步骤：将金属硼化物粉末和镍粉混合后压制，得到压制物料；将所述压制物料进行烧结，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢惠民，蔡伟，邓燕，许彬彬，曹媛，杨文文，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11