一种用于燃料电池的单部件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于燃料电池的单部件，该单部件是一种多相多组元的复合膜，包含聚乙烯醇、阴离子交换树脂、全氟磺酸树脂、过渡金属氧化物和过渡金属氢氧化物五种组元，其中以聚乙烯醇与全氟磺酸树脂均匀混合构成膜基体、阴离子交换树脂以颗粒形式嵌在膜基体；过渡金属氧化物和过渡金属氢氧化物以纳米颗粒形式均匀分散在膜基体。本发明专利技术还公开了该单部件的制备方法，采用凝胶涂膜法，制备方法简单易于控制，适合工业大规模应用；本发明专利技术提供的单部件与流场、夹板、管道等辅助部件组装形成所述燃料电池，通以燃料和氧气即可对外发电。因此单部件可以替代传统燃料电池的阳极‑电解质膜‑阴极的三明治结构，极大简化电池和生产装配工艺。

Single component for fuel cell and preparation method thereof

The invention discloses a single unit for a fuel cell, the single component is a multiphase multicomponent composite film, comprising polyvinyl alcohol, anion exchange resin, perfluorinated sulfonic acid resin, transition metal oxides and transition metal hydroxide five components, with polyvinyl alcohol and perfluorinated sulfonic acid resin mixed composition film base and anion exchange resin in the form of particles embedded in the membrane matrix; transition metal oxides and transition metal hydroxide to form nano particles dispersed in the membrane matrix. The invention also discloses a preparation method of the single components, the gel coating method, the preparation method is simple and easy to control, suitable for large-scale industrial application; the invention provides a single component and the flow field, plywood, and other auxiliary parts assembled pipe of the fuel cell, fuel and oxygen can be connected to external power. Sandwich structure anode electrolyte membrane cathode so it can replace the traditional single component fuel cell, battery and greatly simplify the production process.

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池的单部件及其制备方法
本专利技术涉及燃料电池领域，特别涉及聚合物电解质膜燃料电池及其制备方法。
技术介绍
燃料电池作为一种将化学能转换为电能的特殊装置，由于具有能量转换效率高、低污染、储能物质选择范围宽、低噪音等多种其他能量发生装置不可比拟的优越性，被认为是最有希望的、环境友好的新型化学电源之一。其中，聚合物电解质膜燃料电池具有快速启动和对负荷变化的快速响应等优点，受到越来越多的关注，成为了最近的研究热点。聚合物电解质膜燃料电池以聚合物电解质膜为固体电解质，以贵金属或者过渡金属为电极催化剂。电解质膜起到分割阴阳两极及传导质子（H+）或氢氧根离子（OH-）的作用，是聚合物电解质燃料电池中的一个关键部件。聚合物电解质膜的性能好坏对聚合物电解质膜燃料电池的发电性能起到重要作用。聚合物电解质膜燃料电池通常根据传导离子的不同，可分为使用质子交换膜的酸性聚合物电解质膜燃料电池和使用碱性阴离子交换膜的碱性聚合物电解质膜燃料电池。目前，商业化的质子交换膜如美国杜邦公司生产的Nafion膜，由于具有高导电率、优良的化学、电化学及机械稳定性，是目前商业应用于燃料电池中最多的聚合物电解质膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池的单部件,其特征在于：所述单部件是一种多组元的复合膜，包含聚乙烯醇、阴离子交换树脂、全氟磺酸树脂、过渡金属氧化物和过渡金属氢氧化物五种组元，其中以聚乙烯醇与全氟磺酸树脂均匀混合构成膜基体、阴离子交换树脂以颗粒形式嵌在膜基体且阴离子交换树脂颗粒的直径与所述单部件厚度相等，使得阴离子交换树脂颗粒与所述膜基体形成的微相界面贯通单部件的厚度方向；所述过渡金属氧化物和所述过渡金属氢氧化物均以纳米颗粒形式均匀分散在所述膜基体内。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的单部件,其特征在于：所述单部件是一种多组元的复合膜，包含聚乙烯醇、阴离子交换树脂、全氟磺酸树脂、过渡金属氧化物和过渡金属氢氧化物五种组元，其中以聚乙烯醇与全氟磺酸树脂均匀混合构成膜基体、阴离子交换树脂以颗粒形式嵌在膜基体且阴离子交换树脂颗粒的直径与所述单部件厚度相等，使得阴离子交换树脂颗粒与所述膜基体形成的微相界面贯通单部件的厚度方向；所述过渡金属氧化物和所述过渡金属氢氧化物均以纳米颗粒形式均匀分散在所述膜基体内。2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的单部件，其特征在于：所述阴离子交换树脂颗粒的直径为50～500微米。3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的单部件，其特征在于：所述过渡金属氧化物纳米颗粒的直径为2～200纳米。4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的单部件，其特征在于：所述过渡金属氢氧化物为氢氧化铁、氢氧化钴或氢氧化镍；所述过渡金属氧化物为氧化铁、氧化钴或氧化镍。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种用于燃料电池的单部件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）将聚乙烯醇粉末溶于去离子水，加热并搅拌，获得PVA凝胶；将Nafion溶液加入PVA凝胶，加热并搅拌，获得PVA-Nafion凝胶；2）将步骤1)制得的部分PVA-Nafion凝胶用涂膜法在玻璃基底上涂一层厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦海英，林龙霞，褚雯，季振国，倪华良，迟洪忠，刘嘉斌，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33