一种梯度疏水膜电极及其制备方法技术

本发明专利技术属于燃料电池领域，具体涉及一种梯度疏水膜电极及其制备方法。膜电极的质子交换膜上依次附有经含疏水剂的溶液疏水处理的疏水性依次递减的催化层、微孔层以及支撑层。本发明专利技术制备方法不仅简单可行、绿色环保，而且得到的膜电极较常规含氟疏水剂处理的膜电极具有更高的电化学输出性能，可有效提高液态水的排出能力及在高电流密度下的工作性能。本发明专利技术所使用的设备要求低，原料成本低廉，制备工艺简单、快捷、条件温和，适用于大规模的工业生产。

A gradient hydrophobic membrane electrode and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种梯度疏水膜电极及其制备方法
本专利技术属于燃料电池领域，具体涉及一种梯度疏水膜电极及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC)是一种将燃料和氧化剂在化学能下通过电化学反应可控转换成电能，将其作为发电装置，其具有能量转化效率高、环境友好等特点，可应用于新能源交通工具、分布式电站、便携式电子装置等领域。水是影响质子交换膜燃料电池性能的关键因素。水分多对质子交换膜的质子传导率是有利的，但是在多孔电极中水分过多，会形成液态水，阻碍物质的传输，造成电极的水淹。因此，电池的排水性能对于燃料电池的发电性能有重要影响，优良的水管理可为质子交换膜燃料电池的产业化发展提供有利帮助。目前，质子交换膜燃料电池排水性能主要从电池结构内部进行优化，包括对催化层、扩散层的孔结构、极板流道结构等进行优化。其中梯度化设计可有效提升电池的水管理能力。例如詹志刚等(詹志刚，张永生，肖金生等，华中科技大学学报，2007，35(9):45～48)利用梯度化分布的扩散层提高了液态水的排出量并降低其残留本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯度疏水膜电极，其特征在于，膜电极的质子交换膜上依次附有经含疏水剂的溶液疏水处理的疏水性依次递减的催化层、微孔层以及支撑层。/n

【技术特征摘要】
1.一种梯度疏水膜电极，其特征在于，膜电极的质子交换膜上依次附有经含疏水剂的溶液疏水处理的疏水性依次递减的催化层、微孔层以及支撑层。


2.按权利要求1所述的梯度疏水膜电极，其特征在于，所述催化层疏水处理为通过催化剂、质子导体及疏水剂的悬浊液喷涂于质子交换膜两侧，形成疏水处理的催化层；其中，催化剂、质子导体及疏水剂的质量比为1:0.2-0.8：0-1。


3.按权利要求1所述的梯度疏水膜电极，其特征在于，所述支撑层疏水处理为将支撑材料浸入含疏水剂的溶液中进行疏水处理；其中，含疏水剂的溶液为疏水剂与有机溶剂混合，混合溶液中疏水剂的质量浓度分数为3％-30％。


4.按权利要求1所述的梯度疏水膜电极，其特征在于，所述微孔层疏水处理为将疏水剂和碳纳米材料溶于有机溶剂形成悬浊液，并将其刮涂或喷涂于与质子交换膜相对的支撑层的其中一侧，形成疏水性微孔层。


5.按权利要求1-4任意一项所述的梯度疏水膜电极，其特征在于，所述疏水剂为有机硅氧烷。


6.一种权利要求1所述梯度疏水膜电极的制备方法，其特征在于，
1)疏水处理为通过催化剂、质子导体及疏水剂的悬浊液喷涂于质子交换膜两...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓锦，刘文奇，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37