RU2002130656A

RU2002130656A - ALCOHOL-AIR FUEL ELEMENT

Info

Publication number: RU2002130656A
Application number: RU2002130656/09A
Authority: RU
Inventors: Зия Рамизович Каричев; Михаил Романович Тарасевич
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Индепендент Пауэр Тенолоджис" "ИПТ"
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-20

Claims

1. Спиртово-воздушный топливный элемент, содержащий анодную камеру с жидкостным каталитически активным анодом, воздушную камеру с каталитически активным газодиффузионным катодом, электролитную камеру с жидким и мембранным электролитами, расположенную между катодом и анодом, отличающийся тем, что в качестве жидкого электролита используется водный раствор щелочи, а в качестве катодного катализатора используется не платиновый катализатор, толерантный по отношению к спирту.1. Alcohol-air fuel cell containing an anode chamber with a liquid catalytically active anode, an air chamber with a catalytically active gas diffusion cathode, an electrolyte chamber with a liquid and membrane electrolytes located between the cathode and the anode, characterized in that an aqueous solution is used as a liquid electrolyte alkali, and not a platinum catalyst that is tolerant of alcohol is used as the cathode catalyst.

2. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве мембранного электролита используется пористая матрица, пропитанная щелочным электролитом.2. The fuel cell according to claim 1, characterized in that a porous matrix impregnated with an alkaline electrolyte is used as the membrane electrolyte.

3. Топливный элемент по п.2, отличающийся тем, что в качестве пористой матрицы используется асбестовая матрица.3. The fuel cell according to claim 2, characterized in that the asbestos matrix is used as the porous matrix.

4. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве мембранного электролита используется анионообменная мембрана.4. The fuel cell according to claim 1, characterized in that an anion-exchange membrane is used as the membrane electrolyte.

5. Топливный элемент по п.4, отличающийся тем, что в качестве анионообменной мембраны используется мембрана из полибензимидазола, допированного ионами ОН.5. The fuel cell according to claim 4, characterized in that a polybenzimidazole membrane doped with OH ions is used as the anion exchange membrane.

6. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве катода используется двухслойный газодиффузионный электрод с гидрофильным запорным слоем, обращенным в сторону электролитной камеры и активным слоем, обращенным в сторону воздушной камеры.6. The fuel cell according to claim 1, characterized in that a two-layer gas diffusion electrode with a hydrophilic barrier layer facing the electrolyte chamber and an active layer facing the air chamber is used as a cathode.

7. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве катода используется двухслойный газодиффузионный электрод с гидрофобным запорным слоем, обращенным в сторону воздушной камеры, и активным слоем, обращенным в сторону электролитной камеры.7. The fuel cell according to claim 1, characterized in that a two-layer gas diffusion electrode with a hydrophobic barrier layer facing the air chamber and an active layer facing the electrolyte chamber is used as a cathode.

8. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что анод состоит из активного слоя, содержащего 3-7 мас.% фторопласта, и мембраны на основе полибензимидазола.8. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the anode consists of an active layer containing 3-7 wt.% Fluoroplastic, and a membrane based on polybenzimidazole.

9. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что анод состоит из активного слоя, содержащего 2-7 мас.% полибензимидазола и мембраны на основе полибензимидазола.9. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the anode consists of an active layer containing 2-7 wt.% Polybenzimidazole and a membrane based on polybenzimidazole.

10. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что анод состоит из пористой никелевой ленты, заполненной полибензимидазолом и активного слоя, содержащего 3-7 мас.% фторопласта.10. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the anode consists of a porous nickel tape filled with polybenzimidazole and an active layer containing 3-7 wt.% Fluoroplastic.

11. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что анод состоит из пористой никелевой ленты, заполненной полибензимидазолом и активного слоя, содержащего 2-7 мас.% полибензимидазола.11. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the anode consists of a porous nickel tape filled with polybenzimidazole and an active layer containing 2-7 wt.% Polybenzimidazole.

12. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что анод состоит из асбеста, пропитанного полибензимидазолом, и активного слоя, содержащего 3-7 мас.% фторопласта и 2-7 мас.% полибензимидазола.12. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the anode consists of asbestos impregnated with polybenzimidazole and an active layer containing 3-7 wt.% Fluoroplast and 2-7 wt.% Polybenzimidazole.

13. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве анодного катализатора используется система никель-рутений.13. The fuel cell according to claim 1, characterized in that a nickel-ruthenium system is used as the anode catalyst.

14. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве не платинового катализатора используется серебро на углеродном носителе.14. The fuel cell according to claim 1, characterized in that silver on a carbon carrier is used as a non-platinum catalyst.

15. Топливный элемент по п.14, отличающийся тем, что в содержание серебра на носителе составляет 7-18 мас.%.15. The fuel cell according to 14, characterized in that the silver content on the carrier is 7-18 wt.%.

16. Топливный элемент по п.14, отличающийся тем, что в качестве углеродного носителя для серебряного катализатора используется сажа или графит с удельной поверхностью не менее 60-80 м²/г.16. The fuel cell according to 14, characterized in that carbon black or graphite with a specific surface area of at least 60-80 m ² / g is used as the carbon carrier for the silver catalyst.

17. Топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве не платинового катализатора используется пирополимеры N₄ - комплексов на углеродном носителе.17. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the non-platinum catalyst is used pyrolymers N ₄ - complexes on a carbon carrier.

18. Топливный элемент по п.17, отличающийся тем, что содержание пирополимера на углеродном носителе составляет 10-20 мас.%.18. The fuel cell according to claim 17, characterized in that the content of the pyropolymer on the carbon carrier is 10-20 wt.%.

19. Топливный элемент по п.17, отличающийся тем, что в качестве углеродного носителя для пирополимерного катализатора используется сажа или графит с удельной поверхностью не ниже 60-80 м²/г.19. The fuel cell according to claim 17, characterized in that carbon black or graphite with a specific surface area of at least 60-80 m ² / g is used as the carbon carrier for the pyropolymer catalyst.

20. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что в анодном катализаторе системы никель-рутений используется никель Ренея при соотношении Ni:Al, равном 50:50.20. The fuel cell according to item 13, wherein the anode catalyst of the nickel-ruthenium system uses Raney nickel with a Ni: Al ratio of 50:50.

21. Топливный элемент по п.20, отличающийся тем, что никель Ренея, используемый в анодном катализаторе, дополнительно содержит добавку молибдена при соотношении Ni:Al:Мо, равном 40:50:10.21. The fuel cell according to claim 20, characterized in that the Raney nickel used in the anode catalyst further comprises a molybdenum additive with a Ni: Al: Mo ratio of 40:50:10.

22. Топливный элемент по п.20, отличающийся тем, что никель Ренея, используемый в анодном катализаторе, дополнительно промотируется платиной.22. The fuel cell according to claim 20, characterized in that the Raney nickel used in the anode catalyst is further promoted by platinum.

23. Топливный элемент по п.21, отличающийся тем, что никель Ренея с добавкой молибдена, используемый в анодном катализаторе, дополнительно промотирован платиной.23. The fuel cell according to item 21, wherein the Raney nickel with the addition of molybdenum used in the anode catalyst is further promoted by platinum.

24. Топливный элемент по п.22 или 23, отличающийся тем, что содержание платины и рутения в анодном катализаторе составляет 8-15 мас.% при содержании платины 0,08-0,3 мас.%.24. The fuel cell according to claim 22 or 23, characterized in that the platinum and ruthenium content in the anode catalyst is 8-15 wt.% With a platinum content of 0.08-0.3 wt.%.

25. Топливный элемент по любому из пп.22-24, отличающийся тем, что платина и рутений присутствует в анодном катализаторе в виде кристаллов сплава Pt-Ru размером 5-7 нм и удельной поверхностью 45-60 м²/г.25. The fuel cell according to any one of paragraphs.22-24, characterized in that platinum and ruthenium are present in the anode catalyst in the form of Pt-Ru alloy crystals with a size of 5-7 nm and a specific surface area of 45-60 m ² / g.

26. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что анод имеет трехслойную структуру, включающую пористую основу, слой, обращенный к электролиту, заполненный полибензимидазолом, и активный слой, содержащий катализатор и полибензимидазол.26. The fuel cell according to item 13, wherein the anode has a three-layer structure comprising a porous base, a layer facing the electrolyte filled with polybenzimidazole, and an active layer containing a catalyst and polybenzimidazole.