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CN108736019A - 金属燃料电池用空气电极及其制备方法 - Google Patents

金属燃料电池用空气电极及其制备方法 Download PDF

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CN108736019A
CN108736019A CN201810317587.7A CN201810317587A CN108736019A CN 108736019 A CN108736019 A CN 108736019A CN 201810317587 A CN201810317587 A CN 201810317587A CN 108736019 A CN108736019 A CN 108736019A
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air electrode
conductive current
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施学金
汪云华
田永
周燕
张战胜
李如飞
崔涛
和晓才
祁云
祁云一
袁野
杨孟昌
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Yunnan Aluminium Co Ltd
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Yunnan Aluminium Co Ltd
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Abstract

本发明公开了金属燃料电池用空气电极及其制备方法，其中，金属燃料电池用空气电极包括：导电集流体、微孔陶瓷层、防水层和催化层，所述微孔陶瓷层形成在所述导电集流体的一侧表面上；所述防水层形成在所述微孔陶瓷层的表面上；所述催化层形成在所述导电集流体另一侧表面上。本发明提出的金属燃料电池用空气电极不仅具有优异的机械强度、较好的透气性、防水性和良好的导电性，还具有较高的催化活性和气体选择性，且在使用过程中、微孔陶瓷层、防水层和催化层不易脱落，具有较高的放电电压以及较长的使用寿命。

Description

金属燃料电池用空气电极及其制备方法
技术领域
本发明属于金属燃料电池领域，具体而言，涉及金属燃料电池用空气电极及其制备方法。
背景技术
目前，金属燃料电池空气电极的制备工艺，采用将疏水碳材料乙炔黑或催化剂材料与PTFE乳液按一定比例混合单独辊压到一定厚度的防水层或催化层，然后将压制好的膜层与导电集流体压合成空气电极，其防水层、催化剂制备及催化层的压制工艺繁琐、产量低、需耗大量人力物力资源，且制备出的空气电极一致性较差。导致空气电极在使用过程中已出现碳脱落、催化剂脱落及电解液碳化现象，从而大大缩短空气电极的使用寿命。因此，金属燃料电池空气电极有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出金属燃料电池用空气电极及其制备方法。本发明提出的金属燃料电池用空气电极不仅具有优异的机械强度、较好的透气性、防水性和良好的导电性，还具有较高的催化活性和气体选择性，且在使用过程中、微孔陶瓷层、防水层和催化层不易脱落，具有较高的放电电压以及较长的使用寿命。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种金属燃料电池用空气电极，包括：
导电集流体；
微孔陶瓷层，所述微孔陶瓷层形成在所述导电集流体的一侧表面上；
防水层，所述防水层形成在所述微孔陶瓷层的表面上；
催化层，所述催化层形成在所述导电集流体另一侧表面上。
本发明上述实施例的金属燃料电池用空气电极不仅具有优异的机械强度、较好的透气性、防水性以及良好的导电性，还具有较高的催化活性和气体选择性，且在使用过程中微孔陶瓷层、防水层和催化层不易脱落，具有较高的放电电压以及较长的使用寿命。
另外，根据本发明上述实施例的金属燃料电池用空气电极还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述导电集流体由选自铜、铜镀镍、镍、不锈钢镀镍和镍合金中至少一种形成的金属网。由此，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的导电性和耐蚀性。
在本发明的一些实施例中，所述金属网为斜拉网、编制网或冲孔网。由此，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的机械强度。
在本发明的一些实施例中，所述催化层由负载催化剂的微孔陶瓷形成，所述催化剂为选自锰钴、锂锰钴、锰氧化物、银基催化剂和钙钛矿型催化剂中的至少一种。不仅可以进一步提高催化层的比表面积、催化活性和催化选择性，还能显著提高金属燃料电池用空气电极的机械强度、透气性和导电性。
在本发明的一些实施例中，所述微孔陶瓷层和所述催化层中包含的微孔陶瓷分别独立地为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中至少两种的高温焙烧产物。由此，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的机械强度和透气性，并使催化层具有更大的比表面积。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述金属燃料电池用空气电极的方法，包括：
(1)对导电集流体进行预处理；
(2)将微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过所述预处理的导电集流体的一侧表面上，烘干，以便形成微孔陶瓷层；
(3)将负载催化剂的微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过所述预处理的导电集流体的另一侧表面上，烘干，以便形成催化层；
(4)对步骤(3)得到的导电集流体进行压制成型和焙烧处理，以便得到微孔陶瓷空气电极；
(5)对所述微孔陶瓷层的表面进行防水处理，以便形成防水层，并获得所述金属燃料电池用空气电极。
本发明上述实施例的制备金属燃料电池用空气电极的方法不仅工艺简单、参数条件易于控制且生产成本低，易于实现规模化生产，而且制备得到的金属燃料电池用空气电极不仅具有优异的机械强度、较好的透气性、防水性以及良好的导电性，还具有较高的催化活性和气体选择性，且在使用过程中微孔陶瓷层、防水层和催化层不易脱落，具有较高的放电电压以及较长的使用寿命。
在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述预处理是将所述导电集流体置于预处理液中超声处理30-90分钟，所述预处理液为选自碱液、酒精和丙酮中的至少一种。由此，可以有效去除导电集流体表面可能存在的杂质、油污等污染物。
在本发明的一些实施例中，步骤(2)和步骤(3)中，所述微孔陶瓷分别独立地为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中至少两种的高温烧结产物。由此，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的机械强度和透气性，并使催化层具有更大的比表面积。
在本发明的一些实施例中，所述粘结剂分别独立地为选自CMC、HPMC、PEO、PVA和PTFE中的至少一种。由此，可以进一步提高微孔陶瓷层和催化层与导电集流体的结合强度，使金属燃料电池用空气电极具有更好的机械性能和透气性。
在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述微孔陶瓷与所述粘结剂的质量百分比为60-90％。由此，可以进一步提高微孔陶瓷层与导电集流体的结合强度。
在本发明的一些实施例中，所述负载催化剂的微孔陶瓷与所述粘结剂的质量百分比为75-90％。由此，可以进一步提高催化层与导电集流体的结合强度。
在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述压制成型采用的压力为10-100MPa。不仅可以有效制备得到形状稳定的坯体，还能进一步提高微孔陶瓷层和催化层与导电集流体的结合强度。
在本发明的一些实施例中，所述焙烧处理是在氩气、氮气或氦气的保护气氛下，并以2-20℃/min的升温速率升温至500-1400℃并维持5-20h，再以5-20℃/min的降温速率降温至室温完成的。由此可以进一步提高焙烧处理的效率，并避免温度变化过快使得焙烧过程中微孔陶瓷空气电极内外温差过大，出现干裂现象。
在本发明的一些实施例中，步骤(5)中，采用有机聚二甲基硅烷对所述微孔陶瓷层的表面进行防水处理。由此，可以进一步提高防水层的防水效果。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的金属燃料电池用空气电极的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的制备金属燃料电池用空气电极的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种金属燃料电池用空气电极，如图1所示，包括：导电集流体100、微孔陶瓷层200、防水层300和催化层400，其中，微孔陶瓷层200形成在导电集流体100的一侧表面上；防水层300形成在微孔陶瓷层200的表面上；催化层400形成在导电集流体100另一侧表面上。
本发明上述实施例的金属燃料电池用空气电极不仅具有优异的机械强度、较好的透气性、防水性以及良好的导电性，还具有较高的催化活性和气体选择性，且在使用过程中微孔陶瓷层200、防水层300和催化层400不易脱落，具有较高的放电电压以及较长的使用寿命。
根据本发明的具体实施例，导电集流体100可以由选自铜、铜镀镍、镍、不锈钢镀镍和镍合金中至少一种形成的金属网。本发明通过选用上述金属网，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的导电性和耐蚀性。
根据本发明的具体实施例，金属网可以为斜拉网、编制网或冲孔网。由此，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的机械强度。
根据本发明的具体实施例，催化层400可以由负载催化剂的微孔陶瓷形成，催化剂可以为选自锰钴、锂锰钴、锰氧化物、银基催化剂和钙钛矿型催化剂中的至少一种。本发明中通过选用以负载催化剂的微孔陶瓷形成催化层400，不仅可以进一步提高催化层400的比表面积、催化活性和催化选择性，还能显著提高金属燃料电池用空气电极的机械强度、透气性和导电性。优选地，所述催化剂可以为锰钴催化剂或钙钛矿型催化剂，由此，可以进一步提高催化层400的催化活性以及催化选择性。
根据本发明的具体实施例，微孔陶瓷层200和催化层400中包含的微孔陶瓷可以分别独立地为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中至少两种的高温焙烧产物。发明人发现，上述种类的微孔陶瓷以微气孔为主相，且具有优良的耐磨损、耐高温、抗腐蚀和高硬度等优良性能，本发明中通过选用上述微孔陶瓷用于形成微孔陶瓷层200，以及负载催化剂后用于形成催化层400，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的机械强度和透气性，并使催化层400具有更大的比表面积。
根据本发明的具体实施例，微孔陶瓷层200的厚度可以为0.2-0.5mm，防水层300的厚度可以为0.2-0.6mm，催化层400的厚度可以为0.1-0.4mm。发明人发现，若微孔陶瓷层200过薄，不利于增强金属燃料电池用空气电极的机械强度，在使用过程中容易发生机械损伤和电极性能下降；而若微孔陶瓷层200过厚，虽然能显著提高金属燃料电池用空气电极的机械强度，但是会影响气体的扩散速率，进而影响金属燃料电池的放电效果；若防水层300过薄，所产生的防水效果有限，当电解液中的水蒸气和空气中水蒸气的分压不同时，容易导致水蒸气从大气中通过空气电极扩散至电解液中，或从电解液中扩散至大气中，进而影响电解液的浓度和金属燃料电池的寿命，进一步地，当水蒸气经空气电极扩散时还会影响金属燃料电池用空气电极的透气性，进而影响金属燃料电池的放电效果，而若防水层300过厚，同样会影响气体的扩散速率；若催化层400过薄，在氧还原催化过程中的产生的催化效果有限，且电解液容易堵塞微孔陶瓷，影响气体与电解液接触进而影响氧还原反应，而当催化层400过厚时，不仅会影响气体的扩散速率，且在制备过程中容易导致催化层400发生干裂。由此，本发明中通过控制微孔陶瓷层200、防水层300和催化层400为上述厚度，可以使金属燃料电池用空气电极具有优异的机械强度、较好的透气性、防水性和导电性，以及较高的催化活性和气体选择性，且在使用过程中微孔陶瓷层200、防水层300和催化层400不易脱落，具有较高的放电电压以及较长的使用寿命。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述金属燃料电池用空气电极的方法，包括：
(1)对导电集流体100进行预处理；(2)将微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过预处理的导电集流体的一侧表面上，烘干，以便形成微孔陶瓷层200；(3)将负载催化剂的微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过预处理的导电集流体的另一侧表面上，烘干，以便形成催化层400；(4)对步骤(3)得到的导电集流体进行压制成型和焙烧处理，以便得到微孔陶瓷空气电极；(5)对微孔陶瓷层200的表面进行防水处理，以便形成防水层300，并获得金属燃料电池用空气电极。
本发明上述实施例的制备金属燃料电池用空气电极的方法不仅工艺简单、参数条件易于控制且生产成本低，易于实现规模化生产，而且制备得到的金属燃料电池用空气电极不仅具有优异的机械强度、较好的透气性、防水性以及良好的导电性，还具有较高的催化活性和气体选择性，且在使用过程中微孔陶瓷层200、防水层300和催化层400不易脱落，具有较高的放电电压以及较长的使用寿命。
下面参考图2对本发明上述实施例的制备金属燃料电池用空气电极的方法进行详细描述。
S100：在导电集流体的两侧分别形成微孔陶瓷层和催化层
根据本发明的实施例，对导电集流体100进行预处理，并将微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过预处理的导电集流体表面上，烘干，以便形成微孔陶瓷层200；将负载催化剂的微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过预处理的导电集流体的另一侧表面上，烘干，以便形成催化层400。由此，可以在导电集流体100的两侧分别形成微孔陶瓷层200和催化层400。
根据本发明的具体实施例，预处理可以将导电集流体100置于预处理液中超声处理30-90分钟完成，预处理液可以为选自碱液、酒精和丙酮中的至少一种。由此，可以有效去除导电集流体100表面可能存在的杂质、油污等污染物。
根据本发明的具体实施例，上述用于形成微孔陶瓷层的微孔陶瓷和负载催化剂的微孔陶瓷可以分别独立地为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中至少两种的高温烧结产物。发明人发现，上述种类的微孔陶瓷以微气孔为主相，且具有优良的耐磨损、耐高温、抗腐蚀和高硬度等优良性能，本发明中通过选用上述微孔陶瓷用于形成微孔陶瓷层200，以及负载催化剂后用于形成催化层400，可以进一步提高金属燃料电池用空气电极的机械强度和透气性，并使催化层400具有更大的比表面积。
根据本发明的具体实施例，负载催化剂的微孔陶瓷可以为Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中至少两种的高温烧结产物。
根据本发明的具体实施例，上述粘结剂可以分别独立地为选自CMC、HPMC、PEO、PVA和PTFE中的至少一种。上述类型的粘结剂具有较好的疏水性或粘结性，本发明中通过选用上述粘结剂，可以不仅有利于将微孔陶瓷和负载催化剂的微孔陶瓷涂覆于经过预处理的导电集流体的两侧，并进一步提高微孔陶瓷层200和催化层400与导电集流体100的结合强度，还能显著提高微孔陶瓷层200和催化层400的疏水性，进而可以使金属燃料电池用空气电极具有更好的机械性能和透气性。
根据本发明的具体实施例，微孔陶瓷与粘结剂的质量百分比可以为60-90％。发明人发现，当微孔陶瓷与粘结剂的质量比过大时，粘结剂的加入量过少，微孔陶瓷与导电集流体100的结合强度较小，不利于形成微孔陶瓷层200；而当微孔陶瓷与粘结剂的质量比过小时，粘结剂的加入量过多，不仅浪费原料，还会导致属燃料电池用空气电极的机械强度和透气性下降。由此，本发明中通过控制微孔陶瓷与粘结剂的质量百分比为60-90％，不仅可以进一步提高微孔陶瓷层200与导电集流体100的结合强度，还可以使金属燃料电池用空气电极具有更好的机械性能和透气性。
根据本发明的具体实施例，负载催化剂的微孔陶瓷与粘结剂的质量百分比可以为75-90％。由此，不仅可以进一步提高催化层400与导电集流体100的结合强度，还可以使金属燃料电池用空气电极具有更好的机械性能和透气性。
根据本发明的具体实施例，可以将微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过预处理的导电集流体表面上，并置于真空烘箱或鼓风干燥箱中于50-150℃下进行30-180min，以便形成微孔陶瓷层200。由此，可以进一步提高烘干效果以及微孔陶瓷层200与导电集流体100的结合强度。
根据本发明的具体实施例，可以将负载催化剂的微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过预处理的导电集流体100的另一侧表面上，并置于真空烘箱或鼓风干燥箱中于50-150℃下进行30-180min，以便形成催化层400，由此，可以进一步提高烘干效果以及催化层400与导电集流体100的结合强度。
S200：压制成型和焙烧处理
根据本发明的实施例，对形成有微孔陶瓷层200和催化层400的导电集流体100进行压制成型和焙烧处理，以便得到微孔陶瓷空气电极。本发明中通过预先对形成有微孔陶瓷层200和催化层400的导电集流体100进行压制成型再进行焙烧处理，可以有效制备得到形状稳定的坯体，并避免其在焙烧处理过程中出现干裂现象，从而得到具有优异的机械强度的微孔陶瓷空气电极。
根据本发明的具体实施例，压制成型采用的压力为10-100MPa。由此，不仅可以有效制备得到形状稳定的坯体，还能进一步提高微孔陶瓷层200和催化层400与导电集流体100的结合强度。
根据本发明的具体实施例，焙烧处理可以在氩气、氮气或氦气的保护气氛下，并以2-20℃/min的升温速率升温至500-1400℃并维持5-20h，再以5-20℃/min的降温速率降温至室温完成的。由此，不就可以进一步提高焙烧处理的效率并避免催化层400中的催化剂被氧化，还能有效避免温度变化过快使得焙烧过程中微孔陶瓷空气电极内外温差过大，出现干裂现象，进而能够进一步提高催化层400与微孔陶瓷层200与导电集流体100的结合强度以及微孔陶瓷空气电极的机械强度。
S300：在微孔陶瓷层的表面形成防水层
根据本发明的实施例，可以对微孔陶瓷层200的表面进行防水处理，以便形成防水层300，并获得金属燃料电池用空气电极。由此，可以有效避免水蒸气通过空气电极发生扩散，进而能够进一步提高金属燃料电池用空气电极的透气性。
根据本发明的具体实施例，可以采用有机聚二甲基硅烷对微孔陶瓷层200的表面进行防水处理。具体地，可以采用有机聚二甲基硅烷涂覆在微孔陶瓷层200的表面，在100-200摄氏度下烘干，即得到防水层。由此，可以进一步提高防水层300的防水效果。
实施例1
(1)取5cm×10cm冲孔不锈钢镀镍网作为导电集流体，并在弱碱溶液中对导电集流体进行预处理；
(2)将ZrO2-ZnO-SiO2-CaO微孔陶瓷材料与粘结剂(CMC和PTFE)按质量百分比85％混合，其中粘结剂CMC与PTFE质量比为1：2。加入水搅拌均匀，将浆料涂覆于经过预处理的导电集流体的一侧表面上，于80℃鼓风烘箱中烘干8h，形成微孔陶瓷层；
(3)将负载有锰钴尖晶石的ZrO2-ZnO-SiO2-CaO微孔陶瓷与粘结剂CMC按质量百分比90％混合，加入水搅拌均匀，将浆料涂覆于经过预处理的导电集流体的另一侧表面上，于80℃真空烘箱中烘干6h，形成催化层；
(4)将步骤(3)得到的导电集流体在60MPa压力下压制成型10min后进行焙烧处理，焙烧气氛为氦气，以升温速率为5℃/min升温至1000℃，保温10h，以降温速率为10℃/min降温至室温，得到微孔陶瓷空气电极；
(5)采用有机聚二甲基硅烷对微孔陶瓷层的表面进行防水处理，形成防水层，获得金属燃料电池用空气电极。
实施例2
(1)取5cm×10cm斜拉镍网作为导电集流体，并在碱性溶液中对导电集流体进行预处理；
(2)将ZrO2-Al2O3-SiO2-CaO微孔陶瓷材料与粘结剂(HPMC和PTFE)按质量比87％混合，其中粘结剂HPMC与PTFE质量比为2：3。加入水搅拌均匀，将浆料涂覆于经过预处理的导电集流体的一侧表面上，于100℃鼓风烘箱中烘干8h，形成微孔陶瓷层；
(3)将负载有锰钴尖晶石催化剂的ZrO2-Al2O3-SiO2-CaO微孔陶瓷与粘结剂HPMC按质量比85％混合，加入水搅拌均匀，将浆料涂覆于经过预处理的导电集流体的另一侧表面上，于100℃真空烘箱中烘干6h，形成催化层；
(4)将步骤(3)得到的导电集流体在60MPa压力下压制成型10min后进行焙烧处理，焙烧气氛为氦气，以升温速率为5℃/min升温至1000℃，保温10h，以降温速率为10℃/min降温至室温，得到微孔陶瓷空气电极；
(5)采用有机聚二甲基硅烷对微孔陶瓷层的表面进行防水处理，形成防水层，获得金属燃料电池用空气电极。
实施例3
(1)取5cm×10cm冲孔不锈钢镀镍网作为导电集流体，并在弱碱溶液中对导电集流体进行预处理；
(2)将ZrO2-Al2O3-TiO2-CaO微孔陶瓷材料与粘结剂(PVA和PTFE)按质量百分比80％混合，其中粘结剂PVA与PTFE质量比为1：3。加入水搅拌均匀，将浆料涂覆于经过预处理的导电集流体的一侧表面上，于80℃鼓风烘箱中烘干8h，形成微孔陶瓷层；
(3)将负载有锰钴尖晶石催化剂的ZrO2-Al2O3-TiO2-CaO微孔陶瓷与粘结剂PVA按质量百分比80％混合，加入水搅拌均匀，将浆料涂覆于经过预处理的导电集流体的另一侧表面上，于80℃真空烘箱中烘干6h，形成催化层；
(4)将步骤(3)得到的导电集流体在60MPa压力下压制成型10min后进行焙烧处理，焙烧气氛为氦气，以升温速率为5℃/min升温至1000℃，保温10h，以降温速率为10℃/min降温至室温，得到微孔陶瓷空气电极；
(5)采用有机聚二甲基硅烷对微孔陶瓷层的表面进行防水处理，形成防水层，获得金属燃料电池用空气电极。
本发明上述实施例1-3制备金属燃料电池用空气电极的方法不仅工艺简单、易于实现规模化生产，而且采用该方法制备得到的金属燃料电池用空气电极均具有较强的机械强度、稳定的透气性能、优异的防水性以及良好的导电性，且催化层的比表面积较大即催化活性较高，以及催化剂与集流体结合力较强。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种金属燃料电池用空气电极，其特征在于，包括：
导电集流体；
微孔陶瓷层，所述微孔陶瓷层形成在所述导电集流体的一侧表面上；
防水层，所述防水层形成在所述微孔陶瓷层的表面上；
催化层，所述催化层形成在所述导电集流体另一侧表面上。
2.根据权利要求1所述金属燃料电池用空气电极，其特征在于，所述导电集流体由选自铜、铜镀镍、镍、不锈钢镀镍和镍合金中至少一种形成的金属网，
任选地，所述金属网为斜拉网、编制网或冲孔网。
3.根据权利要求1所述金属燃料电池用空气电极，其特征在于，所述催化层由负载催化剂的微孔陶瓷形成，所述催化剂为选自锰钴、锂锰钴、锰氧化物、银基催化剂和钙钛矿型催化剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述金属燃料电池用空气电极，其特征在于，所述微孔陶瓷层和所述催化层中包含的微孔陶瓷分别独立地为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中至少两种的高温焙烧产物。
5.一种制备权利要求1-4中任一项所述金属燃料电池用空气电极的方法，其特征在于，包括：
(1)对导电集流体进行预处理；
(2)将微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过所述预处理的导电集流体的一侧表面上，烘干，以便形成微孔陶瓷层；
(3)将负载催化剂的微孔陶瓷与粘结剂混合并涂覆于经过所述预处理的导电集流体的另一侧表面上，烘干，以便形成催化层；
(4)对步骤(3)得到的导电集流体进行压制成型和焙烧处理，以便得到微孔陶瓷空气电极；
(5)对所述微孔陶瓷层的表面进行防水处理，以便形成防水层，并获得所述金属燃料电池用空气电极。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理是将所述导电集流体置于预处理液中超声处理30-90分钟，所述预处理液为选自碱液、酒精和丙酮中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中，所述微孔陶瓷分别独立地为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中至少两种的高温烧结产物，
任选地，所述粘结剂分别独立地为选自CMC、HPMC、PEO、PVA和PTFE中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述微孔陶瓷与所述粘结剂的质量百分比为60-90％，
步骤(3)中，所述负载催化剂的微孔陶瓷与所述粘结剂的质量百分比为75-90％。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述压制成型采用的压力为10-100MPa，
任选地，所述焙烧处理是在氩气、氮气或氦气的保护气氛下，并以2-20℃/min的升温速率升温至500-1400℃并维持5-20h，再以5-20℃/min的降温速率降温至室温完成的。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用有机聚二甲基硅烷对所述微孔陶瓷层的表面进行防水处理。
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