海水溶解氧电池用正极及采用该正极的海水溶解氧电池

摘要

本发明涉及一种海水溶解氧电池用正极以及采用该正极的海水溶解氧电池。本发明所提供的海水溶解氧电池用正极是由碳素材料制成的，其表面具有一层含有含氧的活性官能团和/或含氮的活性官能团的活性层。本发明提供的海水溶解氧电池的负极为镁合金，电解质为海水，正极为上述海水溶解氧电池用正极。本发明所提供的海水溶解氧电池是采用对溶解氧的阴极还原反应具有高活性的正极材料，因而具有比现有技术更小的电池体积、更高的功率密度和更快的启动速度，此外，还具有高能量、低成本、高稳定性和长寿命等特点，并且制造简易、生产成本低。

主权项

一种海水溶解氧电池用正极的制备方法，该海水溶解氧电池用正极是由碳素材料制成的，其表面具有一层含有含氧的活性官能团和/或含氮的活性官能团的活性层，并且，所述含氧的活性官能团和所述含氮的活性官能团均为在海水中具有可逆的氧化还原反应特性的官能团，该方法包括以下步骤：利用碳素材料制成所需形状的待处理的正极；对待处理的正极进行氧化处理使其表面形成含有含氧的活性官能团和/或含氮的活性官能团的活性层，得到所述海水溶解氧电池用正极；或者，对碳素材料进行氧化处理使其表面形成含有含氧的活性官能团和/或含氮的活性官能团的活性层，然后制成所需形状的正极，即得到所述海水溶解氧电池；所述氧化处理为气相氧化处理、化学氧化处理和电化学氧化处理中的一种或几种；所述气相氧化处理按照以下步骤进行：采用浓度为10wt％‑30wt％的尿素水溶液对碳素材料或者待处理的正极进行浸渍，待完全润湿后，从溶液中取出进行干燥，然后置于氨气气氛下加热到500‑900℃，保温进行1‑5小时的氧化处理；所述化学氧化处理按照以下步骤进行：将碳素材料或者待处理的正极浸泡在硝酸和苯并三氮唑的混合水溶液中，在60‑90℃下加热氧化处理1‑10小时，其中，在所述硝酸和苯并三氮唑的混合水溶液中，所述硝酸的浓度为20wt％‑70wt％，所述苯并三氮唑的浓度为0.1wt％‑1wt％；所述电学氧化处理按照以下步骤进行：将碳素材料或者待处理的正极置于硫酸、高氯酸和磷酸的混合水溶液中，采用恒电位控制方式恒定碳素材料或者待处理的正极的电位在1.9‑2.9Vvs.SCE，进行0.5‑5小时的恒电位碳素材料或者待处理的正极氧化处理，其中，在所述硫酸、高氯酸和磷酸的混合水溶液中，所述硫酸的浓度为20wt％‑30wt％，所述高氯酸的浓度为10wt％‑30wt％，所述磷酸的浓度为5wt％‑20wt％。