多金屬氧酸鹽的再生速率極慢。
[0126] 圖11中的"Na7多金屬氧酸鹽"圖顯示出全鈉（Na7)V4#金屬氧酸鹽與Na 4H3V4# 金屬氧酸鹽相比的電流/電壓特性。可以看出，全鈉型式的電化學性能次于混合平衡離子 多金屬氧酸鹽，使其在一定程度上較不適用于本發(fā)明的燃料電池。
[0127] 本發(fā)明還涉及如下技術(shù)方案：
[0128] 1. -種氧化還原燃料電池，包括通過離子選擇性聚合物電解質(zhì)膜隔開的陽極和陰 極；將燃料提供至所述電池的陽極區(qū)的裝置；將氧化劑提供至所述電池的陰極區(qū)的裝置； 在所述陽極和所述陰極之間提供電路的裝置；與所述陰極流動連通的非揮發(fā)性陰極電解液 溶液，所述陰極電解液溶液包含在所述電池運行中在所述陰極至少部分還原并且在所述陰 極發(fā)生上述還原之后通過與所述氧化劑反應(yīng)而至少部分再生的多金屬氧酸鹽氧化還原對， 所述陰極電解液溶液包含至少約〇. 075M的所述多金屬氧酸鹽。
[0129] 2.根據(jù)項目1所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽用下式表示：
[0130] Xa[ZbMcOd]
[0131] 其中：
[0132] X選自氫、堿金屬、堿土金屬、銨、及其兩種或更多種的組合；
[0133] Z 選自 B、P、S、As、Si、Ge、Ni、Rh、Sn、Al、Cu、I、Br、F、Fe、Co、Cr、Zn、H2、Te、Mn* Se及其兩種或更多種的組合；
[0134] M選自Mo、W、V、Nb、Ta、Mn、Fe、Co、Cr、Ni、Zn、Rh、Ru、Tl、Al、Ga、In和其它選自第 一、第二和第三過渡金屬系和鑭系金屬的金屬及其中兩種或更多種的組合；
[0135] a是使所述[M。％]陰離子電荷平衡所需的X的數(shù)目；
[0136] b是 0 至 20;
[0137] c是1至40;以及
[0138] d是 1 至 180。
[0139] 3.根據(jù)項目2所述的氧化還原燃料電池，其中b為0至2。
[0140] 4.根據(jù)項目2或3所述的氧化還原燃料電池，其中c為5至20。
[0141] 5.根據(jù)項目2至4中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中d為30至70。
[0142] 6.根據(jù)項目1至5中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中M選自釩、鉬及其組 合。
[0143] 7.根據(jù)項目1至6中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中Z是磷。
[0144] 8.根據(jù)項目1至7中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中X包括氫和堿金屬和 /或堿土金屬離子的組合。
[0145] 9.根據(jù)項目1至8中任一項所述的氧化還原燃料電池，在所述多金屬氧酸鹽中包 含2至4個釩中心。
[0146] 10.根據(jù)項目9所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽包括 H3Na2PMo10V2 040〇
[0147] 11.根據(jù)項目9所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽包括 H3Na2PMo9V3〇4〇〇
[0148] 12.根據(jù)項目9所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽包括 H3Na4PMo8V30 40〇
[0149] 13.根據(jù)項目9至12中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中至少一個X是氫。
[0150] 14.根據(jù)項目13所述的氧化還原燃料電池，其中X包括至少一個氫和至少一種選 自堿金屬、堿土金屬、銨、及其兩種或更多種組合的其它材料。
[0151] 15.根據(jù)項目1至14中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中所述陰極電解液溶 液包括至少一種輔助氧化還原物質(zhì)。
[0152] 16.根據(jù)項目15所述的氧化還原燃料電池，其中所述輔助氧化還原物質(zhì)選自配位 形成的過渡金屬配位化合物、其它多金屬氧酸鹽物質(zhì)及其組合。
[0153] 17.根據(jù)項目16所述的氧化還原燃料電池，其中所述過渡金屬配位化合物中的 一種或更多種過渡金屬選自氧化態(tài)的錳II-V、鐵I-IV、銅1-111、鈷1-111、鎳1-111、鉻 (II-VII)、鈦 II-IV、鎢 IV-VI、釩 II-V 和鉬 II-VI。
[0154] 18.根據(jù)項目1至14中任一項所述的燃料電池，其中所述陰極電解液溶液基本不 含任何輔助氧化還原物質(zhì)。
[0155] 19.根據(jù)項目1至18中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中所述陰極電解液溶 液中的所述多金屬氧酸鹽的濃度高于〇. 1M。
[0156]20. -種用于根據(jù)項目1至19中任一項所述的氧化還原燃料電池的陰極電解液溶 液，所述溶液包含至少約〇. 075M的多金屬氧酸鹽。
【主權(quán)項】
1. 一種氧化還原燃料電池，包括通過離子選擇性聚合物電解質(zhì)膜隔開的陽極和陰極； 將燃料提供至所述電池的陽極區(qū)的裝置；將氧化劑提供至所述電池的陰極區(qū)的裝置；在所 述陽極和所述陰極之間提供電路的裝置；與所述陰極流動連通的非揮發(fā)性陰極電解液溶 液，所述陰極電解液溶液包含在所述電池運行中在所述陰極至少部分還原并且在所述陰極 發(fā)生上述還原之后通過與所述氧化劑反應(yīng)而至少部分再生的多金屬氧酸鹽氧化還原對，所 述陰極電解液溶液包含至少約0. 075M的所述多金屬氧酸鹽。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽用下式表示： Xa [ZbMcOJ 其中： X選自氫、堿金屬、堿土金屬、銨、及其兩種或更多種的組合； Z 選自 B、P、S、As、Si、Ge、Ni、Rh、Sn、Al、Cu、I、Br、F、Fe、Co、Cr、Zn、H2、Te、Mn 和 Se 及其兩種或更多種的組合； M 選自 Mo、W、V、Nb、Ta、Mn、Fe、Co、Cr、Ni、Zn、Rh、Ru、Tl、Al、Ga、In 和其它選自第一、 第二和第三過渡金屬系和鑭系金屬的金屬及其中兩種或更多種的組合； a是使所述[McAJ陰離子電荷平衡所需的X的數(shù)目； b是0至20 ; c是1至40 ;以及 d是1至180。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化還原燃料電池，其中b為0至2。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氧化還原燃料電池，其中c為5至20。5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中d為30至70。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中M選自釩、鉬及其組 合。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中Z是磷。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中X包括氫和堿金屬和 /或堿土金屬離子的組合。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的氧化還原燃料電池，在所述多金屬氧酸鹽中包 含2至4個釩中心。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽包括 H3Na2PMo10V2O 40011. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽包括 H3Na2PMo9V3O 40O12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧化還原燃料電池，其中所述多金屬氧酸鹽包括 H3Na4PMo8V3O 40O13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中至少一個X是氫。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的氧化還原燃料電池，其中X包括至少一個氫和至少一種選 自堿金屬、堿土金屬、銨、及其兩種或更多種組合的其它材料。15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中所述陰極電解液溶 液包括至少一種輔助氧化還原物質(zhì)。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的氧化還原燃料電池，其中所述輔助氧化還原物質(zhì)選自配位 形成的過渡金屬配位化合物、其它多金屬氧酸鹽物質(zhì)及其組合。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的氧化還原燃料電池，其中所述過渡金屬配位化合物中的 一種或更多種過渡金屬選自氧化態(tài)的錳II-V、鐵I-IV、銅1-111、鈷1-111、鎳1-111、鉻 (II-VII)、鈦 II-IV、鎢 IV-VI、釩 II-V 和鉬 II-VI。18. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的燃料電池，其中所述陰極電解液溶液基本不 含任何輔助氧化還原物質(zhì)。19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的氧化還原燃料電池，其中所述陰極電解液溶 液中的所述多金屬氧酸鹽的濃度高于〇. 1M。20. -種用于根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的氧化還原燃料電池的陰極電解液溶 液，所述溶液包含至少約〇. 075M的多金屬氧酸鹽。
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃料電池。一種氧化還原燃料電池，包括通過離子選擇聚合物電解質(zhì)膜隔開的陽極和陰極；將燃料提供至所述電池的陽極區(qū)的裝置；將氧化劑提供至所述電池的陰極區(qū)的裝置；在所述陽極和所述陰極之間提供電路的裝置；與所述陰極流體流動連通的非揮發(fā)性陰極電解液溶液，所述陰極電解液溶液包含在所述電池運行中在所述陰極至少部分還原并且在所述陰極還原之后通過與所述氧化劑反應(yīng)而至少部分再生的多金屬氧酸鹽氧化還原對，所述陰極電解液溶液包含至少約0.075M的所述多金屬氧酸鹽。
【IPC分類】H01M4/90, H01M8/20, H01M8/10, H01M4/86, H01M8/18
【公開號】CN104953136
【申請?zhí)枴緾N201510225144
【發(fā)明人】安德魯·馬丁·克里思, 安德魯·羅伯特·波特
【申請人】阿卡爾能源有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2007年3月23日
【公告號】CN101405901A, EP1999811A2, EP1999811B1, EP1999811B8, US9005828, US20090317668, WO2007110663A2, WO2007110663A3