專利名稱：一種金屬氧氣電池/氫氧燃料電池一體式組合電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高能量電源技術(shù)，特別是用于應(yīng)急電源和水下電源的高能量電源。本
發(fā)明主要針對(duì)解決金屬氧氣電池陽(yáng)極腐蝕析氫問題，提高金屬氧氣的電池能量利用率，提 出 一種金屬氧氣電池-氫氧燃料電池一體式組合電源及技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
金屬氧氣(或空氣)電池是以金屬陽(yáng)極作燃料，氧氣作氧化劑，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn) 變?yōu)殡娔艿碾姵?。它由金屬?yáng)極，鹽或堿水溶液電解液，氧氣陰極構(gòu)成。金屬陽(yáng)極常用材料 為Mg、Al、Zn、Fe、Li及其合金，陰極活性物質(zhì)為氧氣，相應(yīng)電池稱為鎂氧氣電池(Mg_02)、鋁 氧氣電池(Al-02)、鋅氧氣電池(Zn-02)、鐵氧氣電池(Fe-02)、鋰氧氣電池(Li_02) 。 Mg_02電 池電解液一般為中性鹽水(或海水)等，F(xiàn)e-02、Al-02、Zn-02和Li-02電池電解液一般為強(qiáng) 堿水溶液如NaOH、 KOH等。 氫氧燃料電池012_02燃料電池)以氫氣作陽(yáng)極燃料，氧氣作陰極氧化劑，將燃料的 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵?。它由氫氣?yáng)極，隔膜，氧氣陰極構(gòu)成。氫、氧氣在電極上的催化劑 作用下，通過電解質(zhì)生成水。&-02燃料電池常用的隔膜有酸性導(dǎo)質(zhì)子膜(如Nafion)、堿性 導(dǎo)氫氧根離子膜(如季銨化四氟乙烯與全氟乙烯酯的共聚物)，含有電解液的多孔材料。常 用的電解液有酸性導(dǎo)質(zhì)子的H3P(V堿性導(dǎo)氫氧根離子的K0H， NaOH水溶液，中性NaCl， KC1， NaCl(^水溶液等。 金屬氧氣(或空氣)電池具有能量密度高、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)、噪聲低等特點(diǎn)，可廣泛用 于應(yīng)急電源、水下電源等領(lǐng)域。由于金屬氧氣電池工作時(shí)金屬陽(yáng)極產(chǎn)生副產(chǎn)物氫氣，降低了 燃料的利用率，制約了金屬氧氣電池的實(shí)際應(yīng)用。 針對(duì)金屬氧氣電池陽(yáng)極腐蝕析氫問題，目前采取的方法有以下三種。(1)在金屬陽(yáng) 極中添加其它元素，形成合金，以增大析氫過電位，抑制氫氣的析出。Jeffrey等人的美國(guó)專 利(US Patent 4751086)報(bào)道才用Mn，Mg和In元素作為金屬Al陽(yáng)極腐蝕抑制劑。Hunter 等人在美國(guó)專利(USPatent4942100)中報(bào)道了 Ca， Mn元素作為金屬Al陽(yáng)極腐蝕抑制劑。 但這種方法增加了陽(yáng)極成本，同時(shí)也不能完全解決析氫問題。(2)在電解液中添加腐蝕抑制 劑。Henry等人的歐洲專利(EP 1140635)報(bào)道采用KBr水溶液電解液，Na2Cr04為腐蝕抑制 劑。Oehr等人的美國(guó)專利(A卯licationNo. US 2003/0054208A1)報(bào)道采用AZ31， AM60等 鎂合金和NaCl電解質(zhì)的金屬氧氣電池，可選用亞錫酸鈉、二硫代縮二脲和季銨鹽等作腐蝕 抑制劑。但添加腐蝕抑制劑不但增加電池運(yùn)行成本，同時(shí)對(duì)環(huán)境有一定傷害。(3)顧曉青等 人的中國(guó)發(fā)明專利"雙燃料電池"(公開號(hào)CN 1434538A)提出采用H2_02燃料電池消除金屬 氧氣電池陽(yáng)極腐蝕副產(chǎn)物氫氣，與金屬氧氣電池構(gòu)成"雙燃料電池"。該"雙燃料電池"之間 通過一個(gè)氣體通道連接，實(shí)際是兩種獨(dú)立電池的復(fù)合。由于^-02燃料電池本身制備工藝復(fù) 雜、成本高，同時(shí)與金屬氧氣電池匹配、控制困難，使用維護(hù)不方便，嚴(yán)重制約了該技術(shù)方案 的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決金屬氧氣電池陽(yáng)極腐蝕析氫問題，克服上述目前技術(shù)的不足，本發(fā)明提 供一種金屬氧氣電池/氫氧燃料電池一體式組合電源，既可原位消除金屬氧氣電池的副產(chǎn) 物氫氣，又可回收部分能量。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是 金屬氧氣電池/氫氧燃料電池一體式組合電源包括主電源金屬氧氣電池及氫氧 燃料電池兩部分，依次由金屬陽(yáng)極、電解液腔、!12-02燃料電池陽(yáng)極、隔膜、陰極、陰極腔構(gòu)成。
上述兩種電池陽(yáng)極共享同 一 電池腔，H2_02燃料電池陽(yáng)極置于金屬陽(yáng)極和上述一體 化陰極之間，與4_02燃料電池之陰極相對(duì)應(yīng)，且形狀和大小最好相同，它們之間可平行也 可不平行，中間用多孔隔膜(其中充滿電解液)或離子膜隔開。金屬氧氣電池陽(yáng)極與4_02 燃料電池陽(yáng)極之間絕緣，接線柱分開。如果它們之間電位差別相差小于10-50毫伏時(shí)，它們 之間也可以不絕緣。金屬陽(yáng)極采用Mg、 Al及其合金，也可采用Zn、 Li、 Fe及其合金。H2_02 燃料電池陽(yáng)極采用表面涂有電催化劑的泡沫鎳多孔導(dǎo)電材料。上述多孔導(dǎo)電材料也可以是 泡沫或網(wǎng)狀鉻、碳、鈦、銀、銅及合金。多孔導(dǎo)電材料作用為收集電流，同時(shí)為催化劑提供高 附著表面，孔數(shù)為110PPI(每平方英寸孔的個(gè)數(shù))，也可以在10-200PPI之間。當(dāng)多孔導(dǎo)電 材料孔數(shù)小于50PPI，電解液可以直接通過多孔導(dǎo)電材料，金屬陽(yáng)極與H2-02燃料電池陽(yáng)極 之間的電解液腔可充入一層絕緣材料玻璃纖維網(wǎng)、聚乙烯網(wǎng)、聚丙烯網(wǎng)或聚酯類網(wǎng)。H2-02 燃料電池陽(yáng)極電催化劑為Pd，也可以是Pd、 Pt、 Ru、 Ir、 Au及合金。多孔隔膜為玻璃纖維編 織布，也可以是聚乙烯、聚丙烯、聚酯類編織布或無紡布。離子膜為季銨化的四氟乙烯與全 氟乙烯酯共聚物，也可以是季銨化的聚苯乙烯、聚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙 烯_四氟乙烯共聚物或季銨化交聯(lián)的聚四氟乙烯。 上述金屬氧氣電池之陰極與112-02燃料電池之陰極共享同一陰極腔，且共享同一 陰極，構(gòu)成一體化陰極；或不同陰極之間絕緣，即金屬氧氣電池的陰極與^-02燃料電池的 陰極之間絕緣，接線柱分開，同一電池陰極之間通過導(dǎo)線相連，分別構(gòu)成二個(gè)金屬氧氣電池 陰極和氫氧燃料電池陰極。金屬氧氣電池之陰極與H2_02燃料電池之陰極面積比依兩種電 池性能大小和金屬陽(yáng)極的析氫量而定。 一般金屬氧氣電池電流氫氣腐蝕電流在5-50mA/cm2 之間，H2-02燃料電池電流密度在5-500mA/cm2之間，因此，為確保有效除去氫氣，金屬氧氣
電池之陰極與^-02燃料電池之陰極面積比一般控制在io : i-i : io(那么，相對(duì)應(yīng)的于 電解液腔側(cè)的，金屬陽(yáng)極的表面積與氫氧燃料電池陽(yáng)極的表面積之比為i.i-ii : i)，較優(yōu) 比為i : l-4 : i(那么，相對(duì)應(yīng)的于電解液腔側(cè)的，金屬陽(yáng)極的表面積與氫氧燃料電池陽(yáng)
極的表面積之比為2-5 : 1)。金屬氧氣電池之陰極與112-02燃料電池陰極之間極化相差小 于10-50毫伏，或二者放電電流密度小于20mA/cm2時(shí)，兩陰極之間也可以不絕緣，可共用同 一個(gè)陰極。金屬氧氣電池之陰極與^-02燃料電池陰極催化劑可以相同也可以不同，它們?yōu)?以下一種或多種催化劑組合Ag， Mn， Co， Ni， Pt， Pd及其化合物。 當(dāng)電解液通過金屬氧氣電池/氫氧燃料電池一體式組合電源電池腔時(shí)，上述金屬 氧氣電池陽(yáng)極接線柱與金屬氧氣電池陰極接線柱接上負(fù)載后，金屬氧氣電池輸出電功；上 述4_02燃料電池陽(yáng)極接線柱與氫氧燃料電池陰極接線柱接上負(fù)載時(shí)，氫氧燃料電池輸出 電功。 金屬氧氣電池發(fā)電時(shí)，金屬氧氣電池產(chǎn)生的副產(chǎn)物氫氣，在電解液中以微小氣泡的形式存在。當(dāng)含微小氫氣氣泡的電解液流經(jīng)氫氧燃料電池的多孔陽(yáng)極時(shí)，氫氣被^-02燃 料電池多孔陽(yáng)極截留，并在其電催化劑表面吸附、反應(yīng)而被消耗掉，同時(shí)產(chǎn)生一定的電能。
本發(fā)明的效果是本發(fā)明的組合電源發(fā)電時(shí)，既原位消除了金屬氧氣電池的副產(chǎn) 物氫氣，回收部分能量，提高了電源能量利用率。金屬氧氣電池的副產(chǎn)物氫氣不用分離，直 接用作H2_02燃料電池的燃料，省去了氫氣分離、純化部件。本發(fā)明的組合電源用作海洋水 下電源時(shí)，可以直接利用海水作電解液。由于含有金屬陽(yáng)極產(chǎn)生的氫氣泡的海水密度比海 洋環(huán)境海水密度小，因此，電解液可自然對(duì)流，不用為電解液流動(dòng)提供額外動(dòng)力，因而本發(fā) 明的組合電源特別適用于海洋水下電源。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，耗能更少，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單， 使用、維護(hù)更方便。


圖1為本發(fā)明的金屬氧氣電池/氫氧燃料電池一體式組合電源結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的一體式陰極結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中H2_02燃料電池電壓_電流曲線。從電池入口 ，按Mg-02 陰極和H2-02陰極排列，面積分別為4. 8cm2， 4. 8cm2。陽(yáng)極為Pd/Ni (負(fù)載于泡沫鎳上Pd催 化劑)，鎂氧氣電池21mA/cm2恒流放電時(shí)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)料；電解液為3. 5% NaCl溶液；陰極 為氧氣電極，空氣進(jìn)料；溫度為20°C。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中112-02燃料電池電壓-電流曲線。從電池入口，電極按 Mg-02陰極和H2-02陰極交替排列(面積分別為6. 5cm2，3cm2，6. 5cm2，3cm2) ， Mg_02陰極面積 13cm2， H2-02燃料電池陰極面積6cm2。陽(yáng)極為Pd/Ni (負(fù)載于泡沫鎳上Pd催化劑)，鎂氧氣 電池23mA/cm2恒流放電時(shí)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)料；電解液為3. 5% NaCl溶液；陰極為氧氣電極， 空氣進(jìn)料；溫度為20°C。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中112-02燃料電池電壓-電流曲線。從電池入口，電極按 Mg-02陰極和H2-02陰極交替排列(面積分別為6. 5cm2，3cm2，6. 5cm2，3cm2) ， Mg_02陰極面積 13cm2， H2-02電池陰極面積6cm2。陽(yáng)極為Pd/Ni (負(fù)載于泡沫鎳上Pd催化劑)，鋁氧氣電池 23mA/cm2恒流放電時(shí)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)料；電解液為4M NaOH+0. 05MNa2Sn03溶液；陰極為氧氣 電極，空氣進(jìn)料；溫度為20°C。 圖中1為金屬陽(yáng)極、2為入口電解液、3為出口電解液、4為112-02燃料電池多孔金 屬陽(yáng)極、5為金屬氧氣電池陰極、6為H2-02燃料電池陰極、7為多孔或堿性離子隔膜、8為氧 氣陰極腔、9為絕緣材料、10為金屬氧氣電池陰極接線柱、11為112-02燃料電池陰極接線柱。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 采用圖1電池構(gòu)型，包括主電源金屬氧氣電池及氫氧燃料電池兩部分，從左至右 依次由相互平行設(shè)置的金屬陽(yáng)極、電解液腔、氫氧燃料電池陽(yáng)極、隔膜、陰極、氧氣陰極腔構(gòu) 成。 金屬氧氣電池陰極5與H2_02燃料電池陰極6共享同一陰極腔8，不同陰極之間采 用絕緣材料9分開，同一電池陰極之間通過導(dǎo)線相連，形成的一體化陰極分為金屬氧氣電 池陰極接線柱10與H2_02燃料電池陰極接線柱11。
上述兩種電池陽(yáng)極共享同一 電池腔，H2_02燃料電池陽(yáng)極4置于金屬陽(yáng)極與上述一 體化陰極之間，與氫氧燃料電池陰極6相對(duì)，中間用多孔隔膜7分開。金屬氧氣電池陽(yáng)極與 H2_02燃料電池陽(yáng)極之間絕緣，接線柱分開。 當(dāng)電解液通過金屬氧氣電池/氫氧燃料電池一體式組合電源電池腔時(shí)，上述金屬 氧氣電池陽(yáng)極接線柱與一體化陰極上金屬氧氣電池陰極接線柱IO之間接上負(fù)載后，金屬 氧氣電池發(fā)電，輸出電能；上述&-02燃料電池陽(yáng)極接線柱與一體化陰極上氫氧燃料電池陰 極接線柱11之間接上負(fù)載時(shí)，H2_02燃料電池發(fā)電，輸出電功。 金屬氧氣電池發(fā)電時(shí)，金屬氧氣電池產(chǎn)生的副產(chǎn)物氫氣，在電解液中以微小氣泡 的形式存在。當(dāng)含微小氫氣氣泡的電解液流經(jīng)^-02燃料電池的多孔陽(yáng)極4時(shí)，氫氣被112-02 燃料電池多孔陽(yáng)極截留，并在其電催化劑表面吸附、反應(yīng)而被消耗掉，同時(shí)產(chǎn)生一定的電 能。反應(yīng)產(chǎn)物和少量未轉(zhuǎn)化的氫氣隨出口電解液3排出組合電源外。
實(shí)施例1 金屬氧氣電池的金屬陽(yáng)極1采用AZ31鎂合金陽(yáng)極，面積為9. 6cm2，氧氣陰極腔8通 入空氣(其中的氧氣為氧化劑)，H2_02燃料電池多孔金屬陽(yáng)極4采用表面鍍有Pd的110PPI 多孔泡沫鎳，面積為4. 8cm2，Mg-02電池陰極5和112-02燃料電池陰極6采用涂有Mn02催化劑 的陰極，隔膜材料7為玻璃纖維編織網(wǎng)。入口電解液2采用3. 5% NaCl溶液，溫度為20°C， 絕緣材料9采用AB膠。從電池入口 ，電極按Mg-02陰極5和H2-02陰極6排列1次。Mg_02 電池陰極5和H2-02燃料電池陰極面積相等(皆為4. 8cm2) 。 Mg_02電池未放電時(shí)，由于析氫 量很少，H2-02燃料電池開路電壓只有0. 3V，不能放電。在Mg-02電池電流密度21mA/cm2恒 流放電時(shí)此時(shí)電池輸出功率為125mW。在1%-02電池放電5分鐘后，H2-02燃料電池電壓逐 漸升至1. 02V時(shí)，開始測(cè)試H2-02燃料電池放電電流_電壓曲線(圖3) 。 H2-02燃料電池電 流密度10. 2mA/cm2放電時(shí)，最大功率密度達(dá)5. lmW/cm2，可回收能量24. 5mW，占Mg_02電池 發(fā)電量的19. 6%。 Mg-02電池在21mA/cm2電密放電時(shí)，析氫腐蝕電流密度為15. 85mA/cm2， 腐蝕電流為76mA ;H2-02燃料電池電流密度10. 2mA/cm2放電時(shí)，放電電流為49mA，因此可消 除64%氫氣。
實(shí)施例2 : 使Mg-02陰極5面積大于H2_02燃料電池陰極6面積，從電池入口 ，電極按Mg_02陰 極5和H2-02燃料電池陰極6交替排列，(分別為6. 5cm2，3cm2，6. 5cm2， 3cm2)，金屬氧氣電池 的金屬陽(yáng)極面積為19cm2， H2-02燃料電池多孔金屬陽(yáng)極面積為6cm2。其它條件同實(shí)施例1。 在Mg-02電池23mA/cm2恒流放電時(shí)，H2_02電池性能如圖4所示。 Mg-02電流密度23mA/cm2恒流放電時(shí)，其輸出功率為300mW。在鎂氧氣電池放電5 分鐘后』2-02燃料電池陽(yáng)極電位逐漸升至1. 15V時(shí)，開始測(cè)試H2-02燃料電池放電電流_電 壓曲線(圖4) 。 H2-02電池電流密度23mA/cm2放電時(shí)，最大功率密度達(dá)12. 6mW/cm、可回收 能量75. 6mW，占Mg-02電池發(fā)電量的25. 2% 。 Mg_02電池在23mA/cm2電密放電時(shí)，析氫腐蝕 電流密度為16mA/ci^，腐蝕電流為208mA ;H2_02燃料電池電流密度23mA/cm2放電時(shí)，放電電 流為138mA，因此可消除66%氫氣。 與實(shí)施例1相比，盡管H2_02燃料電池6面積只有Mg-02電池面積的46 % ，但回收 能量提高5.2%，消氫效率提高了 2%。說明通過1%-02陰極5和112-02燃料電池陰極6交 替排列，明顯提高了 H2-02燃料電池的性能。
實(shí)施例3 金屬氧氣電池的金屬陽(yáng)極1采用純度為99. 96% Al陽(yáng)極，電解液采用4N NaOH和 0. 05M Na2Sn03溶液，其它條件同實(shí)施例2。 A1_02電池未放電時(shí)，由于Al在4N NaOH溶液有一定腐蝕，H2_02燃料電池開路電 壓可達(dá)0. 86V。 Al-02電池電流密度23mA/cm2恒流放電時(shí)，其輸出功率為321mW。在A1_02 電池放電5分鐘后』2-02燃料電池開路電壓逐漸升至1. 21V時(shí)，開始測(cè)試H2-02燃料電池放 電電流_電壓曲線(圖5) 。 H2-02燃料電池電流密度25mA/cm2放電時(shí)，功率密度達(dá)19. 3mW/ cm、可回收能量115. 8mW，占Al-02電池發(fā)電量的36. 1%。 A1_02電池在23mA/cm2電密放電 時(shí)，析氫腐蝕電流密度為16mA/cm2，腐蝕電流為208mA ;H2_02燃料電池電流密度25mA/cm2放 電時(shí)，放電電流為150mA，因此可消除72X氫氣。 與實(shí)施例2相比，在強(qiáng)堿性溶液中H2_02燃料電池的輸出功率密度可提高53%。
以上所述的實(shí)施例1、2、3測(cè)試結(jié)果表明，4-02燃料電池消除氫氣的同時(shí)，可回收
部分能量，提高組合電源的能量利用率。
實(shí)施例4 當(dāng)H2_02燃料電池陽(yáng)極4泡沫鎳孔數(shù)為30PPI時(shí)，AZ31鎂合金陽(yáng)極1與H2_02燃料 電池陽(yáng)極4之間無電解液腔，放置一層聚乙烯網(wǎng)。隔膜材料7采用季銨化的四氟乙烯與全 氟乙烯酯共聚物，其它條件與實(shí)施例2相同。電解液通過Pd催化劑泡沫鎳H廠(^燃料電池 陽(yáng)極4。鎂氧氣電池發(fā)電時(shí)，副產(chǎn)物氫氣直接進(jìn)入112-02燃料電池陽(yáng)極4。當(dāng)4-02燃料電池
陽(yáng)極接線柱與氫氧燃料電池陰極接線柱11接上負(fù)載時(shí)，氫氧燃料電池輸出電功。
實(shí)施例5 金屬氧氣電池的金屬陽(yáng)極1采用鍍鋅的110PPI的多孔泡沫鎳陽(yáng)極，其它條件同實(shí) 施例4。電解液通過Pd催化劑泡沫鎳H2_02燃料電池陽(yáng)極4。鎂氧氣電池發(fā)電時(shí)，副產(chǎn)物氫 氣直接進(jìn)入^-02燃料電池陽(yáng)極。當(dāng)4-02燃料電池陽(yáng)極接線柱與氫氧燃料電池陰極接線柱 接上負(fù)載時(shí)，氫氧燃料電池輸出電功。 以上所述的實(shí)施例只是為更好地闡明本發(fā)明而給出的較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在本方案范圍內(nèi)進(jìn)行的細(xì)節(jié)、步驟、材料、部件的變化和替換都應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種金屬氧氣電池/氫氧燃料電池一體式組合電源，其特征在于包括主電源金屬氧氣電池及氫氧燃料電池兩部分，從左至右依次由金屬陽(yáng)極、電解液腔、氫氧燃料電池陽(yáng)極、隔膜、陰極、氧氣陰極腔構(gòu)成。
2. 按照權(quán)利要求1所述的組合電源，其特征在于上述金屬氧氣電池陰極與氫氧燃料 電池陰極共享同一氧氣陰極腔；上述氫氧燃料電池陽(yáng)極置于金屬氧氣電池金屬陽(yáng)極與氫氧燃料電池陰極之間；于電解 液腔側(cè)的，金屬陽(yáng)極的表面積與氫氧燃料電池陽(yáng)極的表面積之比為1.1-11 : l;氫氧燃料 電池陽(yáng)極與H2_02燃料電池的陰極相對(duì)應(yīng)，中間用充滿電解液的多孔隔膜或離子膜隔開；上述二個(gè)電池的陰極中金屬氧氣電池陰極與氫氧燃料電池陰極于陰極腔側(cè)所占陰極的表面積之比為io : i-i : io。
3. 按照權(quán)利要求2所述的組合電源，其特征在于于電解液腔側(cè)的，金屬陽(yáng)極的表面積與氫氧燃料電池陽(yáng)極的表面積之比為2-5 : 1;上述陰極中金屬氧氣電池陰極與氫氧燃料電池陰極于陰極腔側(cè)所占陰極的表面積之比為l:i-4: i。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的組合電源，其特征在于金屬氧氣電池的陰極與112-02燃料電池的陰極之間絕緣，接線柱分開，同一電池陰極之間通過導(dǎo)線相連，分別構(gòu)成二個(gè)金屬 氧氣電池陰極和氫氧燃料電池陰極。
5. 按照權(quán)利要求4所述的組合電源，其特征在于金屬氧氣電池的陰極與112-02燃料電池的陰極之間絕緣，且分別為一塊以上，成交替排列的方式組合。
6. 按照權(quán)利要求1所述的組合電源，其特征在于上述金屬氧氣電池金屬陽(yáng)極可以為Al、Mg或Zn。
7. 按照權(quán)利要求1所述的組合電源，其特征在于上述一體化陰極催化劑可以為Ag， Mn， Co， Ni， Pt， Pd及其化合物中的一種或一種以上催化劑組合。
8. 按照權(quán)利要求1所述的組合電源，其特征在于上述氫氧燃料電池陽(yáng)極為表面涂有 電催化劑的多孔導(dǎo)電材料。
9. 按照權(quán)利要求7所述的組合電源，其特征在于上述多孔導(dǎo)電材料可以是泡沫或網(wǎng) 狀鉻、碳、鈦、銀、銅及其合金；電催化劑可以是Pd、 Pt、 PtRu、 PtSn、 Ptlr、 PtPd、 PdBi、 PdAu、 PdAg或PdPb合金。
10. 按照權(quán)利要求l所述的組合電源，其特征在于所述電解液為質(zhì)量濃度為3-50%的 中性鹽NaCl、 KC1、 NaC103水溶液、強(qiáng)堿NaOH、 KOH水溶液、酸性導(dǎo)質(zhì)子H3P04水溶液中的一 種。
全文摘要
本發(fā)明屬于高能量電源技術(shù)。為解決金屬氧氣電池陽(yáng)極腐蝕析氫問題，提高其能量利用率，本發(fā)明提出由金屬氧氣電池與氫氧燃料電池構(gòu)成一體式組合電源，其特征在于包括主電源金屬氧氣電池及氫氧燃料電池兩部分，依次由金屬陽(yáng)極、電解液腔、氫氧燃料電池陽(yáng)極、隔膜、陰極、陰極腔構(gòu)成，采用兩種電池陰極一體化和兩種電池陽(yáng)極共享同一電池腔的結(jié)構(gòu)。組合電源發(fā)電時(shí)，金屬氧氣電池的副產(chǎn)物氫氣直接用作氫氧燃料電池的燃料，既原位消除了金屬氧氣電池的副產(chǎn)物氫氣，又可回收部分能量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)更方便，適用于需求高能量的應(yīng)急電源和水下電源。
文檔編號(hào)H01M12/06GK101728598SQ200810228230
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者孫公權(quán), 楊少華, 楊維謙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所