本发明专利技术提供的是一种以过氧化氢提高直接炭燃料电池炭活性的方法。按照Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］与炭的体积比为１～３∶１的比例，将炭阳极在室温下浸泡时间０．５～２ｈ，其中Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］的浓度为１～３Ｍ。本发明专利技术提出了一种用Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］处理提高ＭＣＤＣＦＣ炭阳极性能的方法，Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］处理克服了现有炭阳极灰分大，亲水性小和比表面低等缺点，并且不会给炭阳极引入任何的杂质，解决了ＭＣＤＣＦＣ炭阳极放电电流小的问题。其特征在于炭阳极在使用前用Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］进行处理，从而减少了炭阳极的灰分杂质，增大了炭阳极的比表面积和反应活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种改善直接炭燃料电池的性能的方法，具体地说是一种利 用过氧化氢(HA)处理提高熔融碳酸盐型直接炭燃料电池(MCDCFC)炭阳极电化 学活性的方法。(二)
技术介绍
燃料电池是一种直接将化学能高效、环境友好地转变为电能的电化学器件， 是一种绿色能量转换装置，可同时解决节能和环保两大世界难题。以固体炭直接 为燃料的的MCDCFC具有效率高、污染小和噪音低等诸多优点，是一种绿色电站， 其反应原理示意如下-阳极C + 2CO/— — 3C02 + 4e— (1) 阴极02 + 2C02 + 4e— — 2C0:广 (2) 总反应C + 02 — 2 C02 (3) 目前，提高MCDCFC的固体炭阳极活性的方式主要有升高温度、减小炭粒径和酸碱 处理等方式，升高温度来提高炭阳极活性不仅浪费能源，而且增高了材料的耐腐 蚀和耐高温性能；依靠减小炭粒径来提高炭阳极活性是有限度的，也就是说炭粒 径不能无限地减小下去。造成炭电化学活性低的主要原因是由于炭是非亲水性 的，对于极性的溶剂亲和力低，又由于炭的表面总会存有Na， K， Si, Al， Zn， P， N， Fe， Ca和其它一些元素，所以C032—难以同炭表面进行有效地接触，不利于(l) 式的反应，导致炭的电化学活性较小。酸、碱处理虽然能解决上述问题，但酸处 理的残余物可能引入酸根阴离子杂质，碱处理的残余物可能引入碱的阳离子杂 质。可参阅王贵领，王静，曹殿学等，炭在熔融碳酸盐中的直接电化学氧化性能. 高等学校化学学报，2008， 29(9) :1829-1833.。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能从而减少了炭阳极的灰分杂质，增大炭阳极的 比表面积和反应活性，同时又不引入新的杂质的以过氧化氢(H202)处理提高直 接炭燃料电池炭活性的方法。3本专利技术的目的是这样实现的按照HA与炭的体积比为1 3: l的比例，将炭阳极在室温下在&02中浸泡时间0. 5 2h，其中HA的浓度为1 3M。 所述的HA是不同浓度的HA水溶液。本专利技术提出了一种用&02处理提高MCDCFC炭阳极性能的方法，碱处理克服 了现有炭阳极灰分大，亲水性小和比表面低等缺点，解决了 MCDCFC炭阳极放电 电流小的问题。其特征在于炭阳极在使用前用仏02进行处理，从而增大了炭阳极 的比表面积和反应活性，同时又不引入新的杂质。本专利技术的实质是在MCDCFC的 基础上，通过预先对炭进行HA处理，加大了炭电化学性能，提高了炭阳极的放 电性能。本专利技术的优点在于采用HA处理MCDCFC的阳极炭，^02处理首先能清除或大 部分地清除活性炭的杂质，减少炭中的灰分杂质，进而增大炭的比表面积和总的 孔体积；第二可以使炭的表面暴露出更多的不饱和碳原子、缺陷、位错和断层， 这些位置有很多的未成对电子，有很强的吸附作用；第三&02处理可能氧化炭表 面的基团，产生更多的含氧基团，而这些含氧基团可以降低炭的疏水性；第四不 会由于前处理而引入新的杂质。因而能显著提高以炭粉为燃料的MCDCFC的性能。 具体实施例方式下面举例对本专利技术做更详细地描述具体实施方式1采用HA处理炭阳极，&02与炭的体积比为2:1， H202的浓度为2M，室温浸泡时 间lh。以NiO为阴极(由泡沫Ni经原位氧化和锂化获得)，0.5atm 02/0)2=1:2为氧 化剂，Y-LiA102膜为电解质载体隔膜，制备MCDCFC，在650。C， 0.80V电压下， 电流密度达140mA/cm2，对应功率密度达103mW/cm2。具体实施方式2采用仏02处理炭阳极，&02与炭的体积比为2:1， H202的浓度为1.5M,室温下浸 泡时间l. 5h。以NiO为阴极(由泡沫Ni经原位氧化和锂化获得)，0. 5atm 02/C02=l :2 为氧化剂，Y-LiAl(y莫为电解质载体隔膜，制备MCDCFC，在700'C， 0.80V电压 下，电流密度达145mA/cm2，对应功率密度达115mW/cm2。具体实施方式3先采用HC1处理炭阳极，HC1与炭的体积比为2:1， HC1的浓度为2M， 8(TC浸泡 时间lh;再采用HA处理炭阳极，HA与炭的体积比为2:1， HA的浓度为2M，室温 下浸泡时间lh。以NiO为阴极(由泡沫Ni经原位氧化和锂化获得)，0. 5atm02/C02= l:2为氧化剂，Y-LiA102膜为电解质载体隔膜，制备MCDCFC,在70(TC， 0.85V电 压下，电流密度达165mA/cm2，对应功率密度达132mW/cm2。具体实施方式4先采用NaOH处理炭阳极，NaOH与炭的体积比为2:l， NaOH的浓度为2M， 8(TC 浸泡时间lh;再采用HA处理炭阳极，仏02与炭的体积比为2:1， HA的浓度为2M， 室温下浸泡时间lh。以NiO为阴极(由泡沫Ni经原位氧化和锂化获得)，0.5atm (VC02= l:2为氧化剂，Y-LiA102膜为电解质载体隔膜，制备MCDCFC，在70(TC， 0.85V电压下，电流密度达160mA/cm2，对应功率密度达128mW/cm2。权利要求1、一种以氧化氢处理提高直接炭燃料电池炭活性的方法，其特征是按照H2O2与炭的体积比为1～31的比例，将炭阳极在室温下在H2O2中浸泡0.5～2h，其中H2O2的浓度为1～3M。2、 根据权利要求1所述的以氧化氢处理提高直接炭燃料电池炭活性的方 法，其特征是&02与炭的体积比为2:1， HA的浓度为2M，浸泡时间为lh。3、 根据权利要求1所述的以氧化氢处理提高直接炭燃料电池炭活性的方 法，其特征是HA与炭的体积比为2:1， HA的浓度为1.5M，浸泡时间为1. 5h。4、 根据权利要求所述的以氧化氢处理提高直接炭燃料电池炭活性的方法， 其特征是先采用HC1处理炭阳极，HC1与炭的体积比为2:1， HC1的浓度为2M， 80'C浸泡时间lh;再采用^02处理炭阳极，HA与炭的体积比为2:1， HA的浓 度为2M，浸泡时间为lh。5、 根据权利要求所述的以氧化氢处理提高直接炭燃料电池炭活性的方法， 其特征是先采用NaOH处理炭阳极，NaOH与炭的体积比为2:1， NaOH的浓度 为2M， 80。C浸泡时间lh;再采用仏02处理炭阳极，&02与炭的体积比为2:1， HA的浓度为2M，室温下浸泡时间lh。全文摘要本专利技术提供的是一种以过氧化氢提高直接炭燃料电池炭活性的方法。按照H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>与炭的体积比为1～3∶1的比例，将炭阳极在室温下浸泡时间0.5～2h，其中H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>的浓度为1～3M。本专利技术提出了一种用H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>处理提高MCDCFC炭阳极性能的方法，H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>处理克服了现有炭阳极灰分大，亲水性小和比表面低等缺点，并且不会给炭阳极引入任本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以氧化氢处理提高直接炭燃料电池炭活性的方法，其特征是：按照Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］与炭的体积比为１～３∶１的比例，将炭阳极在室温下在Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］中浸泡０．５～２ｈ，其中Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］的浓度为１～３Ｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王贵领，曹殿学，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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