用于燃料电池电堆的膜电极制造技术

本发明专利技术揭示了一种用于燃料电池电堆的膜电极，所述膜电极包括：阴极催化层、全氟磺酸膜、阳极催化层；该膜电极催化层中添加一种金属有机骨架材料，该金属有机骨架材料具有镂空球状结构，可提高催化层孔隙率。该金属有机骨架材料具有高质子传导率可以提供催化层一定保湿能力。本发明专利技术提出的用于质子交换膜燃料电池电堆的膜电极，可提高电堆性能，提高干燥气候下电堆适应能力，提高电堆能量密度。同时通过改善催化层反应活性降低贵金属催化剂用量，极大降低了电堆成本。

Membrane electrode used in fuel cell electric reactor

The invention discloses a fuel cell stack for the membrane electrode, comprising a membrane electrode cathode catalyst layer, Nafion membrane, anode catalyst layer; adding a metal organic framework material of the membrane electrode catalyst layer, the metal organic framework materials with hollow spherical structure, can improve the catalyst layer porosity. The metal organic skeleton material has high proton conductivity, which can provide a certain moisture retention capacity of the catalytic layer. The membrane electrode used for proton exchange membrane fuel cell stack can improve the performance of the stack, improve the adaptability of the stack under dry climate and increase the energy density of the stack. At the same time, the cost of the reactor is greatly reduced by improving the activity of the catalytic layer and reducing the amount of the noble metal catalyst.

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池电堆的膜电极
本专利技术属于燃料电池
，涉及一种燃料电池电堆，尤其涉及一种用于燃料电池电堆的膜电极。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种高效环保，无污染零排放的新型清洁能源转换装置。能被广泛应用于航空、军工、交通、民用等行业。该装置采用氢气为燃料，以含有氧气的空气为氧化剂。氢气在膜电极阳极催化层侧发生氧化反应，失去电子变成质子，电子经外电路传输到膜电极阴极催化层侧，质子通过膜电极的质子交换膜传递到阴极催化层。氧气在膜电极的阴极催化层侧得到经外电路传输过来的电子发生还原反应，与经质子交换膜从阳极传递过来的质子结合生成水。膜电极作为发生化学反应的场所，膜电极的材料性能、组成配比及结构对膜电极性能影响十分显著。然而，现有的膜电极性能较差，适应能力不强，能量密度较低。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的膜电极，以便克服现有膜电极存在的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用于燃料电池电堆的膜电极，可提高电堆性能，提高干燥气候下电堆适应能力，提高电堆能量密度。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种用于燃料电池电堆的膜电极，所述膜电极包括：阴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池电堆的膜电极，其特征在于，所述膜电极包括：阴极催化层、全氟磺酸膜、阳极催化层，所述阳极催化层和阴极催化层中添加一种金属有机骨架材料；所述阴极催化层添加有定量金属有机骨架材料，金属有机骨架材料在阴极催化层中提高阴极催化层的介孔孔隙率，有利于反应气体进入到催化层内部进行反应；所述阳极催化层添加有定量有机骨架材料，金属有机骨架材料在阳极催化层中提高阳极保湿性能，降低质子传递阻力；所述阴极催化层和阳极催化层中金属有机骨架材料的添加量是不同的；或者，所述阳极催化层中不添加金属有机骨架材料，仅阴极催化层中添加金属有机骨架材料；所述膜电极在添加金属有机骨架材料到催化层中前可对金属有机骨架材料...

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池电堆的膜电极，其特征在于，所述膜电极包括：阴极催化层、全氟磺酸膜、阳极催化层，所述阳极催化层和阴极催化层中添加一种金属有机骨架材料；所述阴极催化层添加有定量金属有机骨架材料，金属有机骨架材料在阴极催化层中提高阴极催化层的介孔孔隙率，有利于反应气体进入到催化层内部进行反应；所述阳极催化层添加有定量有机骨架材料，金属有机骨架材料在阳极催化层中提高阳极保湿性能，降低质子传递阻力；所述阴极催化层和阳极催化层中金属有机骨架材料的添加量是不同的；或者，所述阳极催化层中不添加金属有机骨架材料，仅阴极催化层中添加金属有机骨架材料；所述膜电极在添加金属有机骨架材料到催化层中前可对金属有机骨架材料做预处理，但预处理不改变该金属有机骨架材料的物理结构；该预处理的目的是提高金属有机骨架材料的导电性；所述膜电极在添加金属有机骨架材料到催化层中前可不对金属有机骨架材料做预处理，该金属有机骨架材料的不饱和金属提供活性位能高效吸附反应气中毒性一氧化碳，提供膜电极抗中毒能力；该膜电极的金属有机骨架材料在催化层内分别梯度递减，近气体扩散层侧金属有机骨架材料的分布比近质子交换膜侧的密度高；该膜电极的金属有机骨架材料按占催化剂和粘结剂0.5％～10％的比例添加到浆料中混合均匀后涂布到全氟磺酸膜表面；采用喷涂方式的浆料浓度比采用刮涂方式的浆料浓度低；采用超声分散的方式获得均匀浆料，或者采用球磨的方式获得均匀浆料。2.一种用于燃料电池电堆的膜电极，其特征在于，在所述膜电极催化层中加入一种金属有机骨架材料；通过添加到阳极催化层中提高阳极保湿率；通过添加到阴极催化层中提高阴极催化层孔隙率。3.根据权利要求2所述的用于燃料电池电堆的膜电极，其特征在于：所述阳极催化层或阴极催化层中加入一种金属有机骨架材料。4.根据权利要求2所述的用于燃料电池电堆的膜电极，其特征在于：添加的金属有机骨架材料单体具有2nm至4nm的孔道。5.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：向华，熊子昂，
申请(专利权)人：广东合即得能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44