一种阴离子交换膜燃料电池分级有序催化层的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种阴离子交换膜燃料电池有序超薄催化层制备方法,包括有序微电极的形成以及催化层的装配。在基底上生长有序的Co‑MOF阵列，此后将该Co‑MOF阵列进行热处理制备成CoO@C阵列，然后以此阵列为支撑层担载催化剂涂层，形成微观有序的电极。将制备的电极热压于阴离子交换膜的阴极侧，阳极侧采用CCM结构。直接制备的有序Pt/CoO@C催化层，其中不含有阴离子交换树脂AEI。所构建的超薄催化层可用于阴离子交换膜燃料电池以及其它电池与电化学反应器。

【技术实现步骤摘要】
一种阴离子交换膜燃料电池分级有序催化层的制备方法及应用
本专利技术属于燃料电池领域，尤其属于阴离子交换膜燃料电池超薄催化层的一种制备方法。
技术介绍
阴离子交换膜燃料电池(AnionExchangeMembraneFuelCell,AEMFC)是一种以阴离子交换膜为电解质的新型燃料电池技术。它解决了质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC)酸性环境对催化剂的腐蚀问题，因此可以减少甚至移除对Pt催化剂的依赖；并且由于采用固体聚合物电解质而非液态碱性电解液，它避免了碱性燃料电池(AlkalineFuelCell,AFC)因使用KOH溶液而带来的漏液和电极碳酸盐化问题，同时全固体的电池结构使电池的装配简单化，也使电池体积变得小巧轻便。在阴离子交换膜燃料电池中，膜电极组件(MembraneElectrodeAssembly,MEA)是由阴离子交换膜(AnionExchangeMembrane,AEM)、阴/阳极催化层(catalystlayer,CL)、阴/阳极气体扩散层(gasdiffusionlayer,GDL)组成，其本质功能是通过电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴离子交换膜燃料电池分级有序催化层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)有序微结构电极的形成：在基底上利用水热法获得垂直于基底生长的Co‑MOF纳米线阵列，然后在惰性气氛中热处理，使之转变成CoO@C阵列，再在该阵列上担载催化剂颗粒，形成拥有有序微结构的电极；(2)有序催化层的形成：将制备的有序微结构电极热压转印到阴离子交换膜阴极侧，得到有序结构催化层。

【技术特征摘要】
1.一种阴离子交换膜燃料电池分级有序催化层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)有序微结构电极的形成：在基底上利用水热法获得垂直于基底生长的Co-MOF纳米线阵列，然后在惰性气氛中热处理，使之转变成CoO@C阵列，再在该阵列上担载催化剂颗粒，形成拥有有序微结构的电极；(2)有序催化层的形成：将制备的有序微结构电极热压转印到阴离子交换膜阴极侧，得到有序结构催化层。2.根据权利要求1所述催化层的制备方法，其特征在于：CoO@C阵列的生长是通过水热法制备，包含以下步骤；1)配制反应溶液，将终浓度分别2-50mM的硝酸钴、1-20mM的2,5-二羟基对苯二甲酸、10-100mM的氟化铵溶于40-150ml的水和DMF的混合溶液中，得反应溶液；2)将反应溶液转移至水热反应釜中，并放入基底材料，加热至90-150℃，反应时间3-12h，在基底上得到Co-MOF纳米棒阵列；3)将得到的生长于基底上的Co-MOF纳米棒阵列在惰性气氛中加热至300-600℃，加热时间为1-10h，得到生长于基底上的黑色CoO@C纳米线阵列。3.如权利要求1所述制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞红梅，贾佳，姚德伟，高学强，迟军，覃博文，邵志刚，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21