一种一体化碱性膜电极及其制备制造技术

本发明专利技术属于碱性聚合物电解质膜；本发明专利技术还涉及一种一体化碱性膜电极的制备方法，于处于熔融状态的长烷基侧链溴代聚合物膜上施加电场，或，将长烷基侧链溴代聚合物溶液倒在平板上，施加电场，并挥发溶剂；得到具有偶极效应的长烷基侧链官能团化溴型膜，将该膜浸泡在阴离子含金属催化剂成分的溶液中，然后进行还原，得到催化剂覆盖于碱性膜一侧的一体化碱性膜电极。

An integrated alkaline membrane electrode and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种一体化碱性膜电极及其制备
本专利技术属于碱性燃料电池膜电极领域；本专利技术还涉及一种具有良好界面兼容性碱性膜电极的制备。
技术介绍
以碱性聚合物膜为固体电解质的碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFCs)具有阴极反应动力学速率快，可以采用非贵金属作为电催化剂，能有效地避免盐沉积带来的枝晶短路问题等优势。自2005年首次被报道以来，成为燃料电池领域研究热点之一。与传统质子交换膜燃料电池相同，碱性燃料电池膜电极由阴极、阳极和碱性膜组成。作为电子绝缘体，碱性膜不易与电极间形成良好的兼容性，所以造成碱性膜与电极间的界面电阻较大，在一定程度上限制了碱性燃料电池的性能的提高。
技术实现思路
针对碱性膜与电极间界面电阻高的问题，本专利技术的目的在于设计制备一种具有良好界面兼容性的一体化碱性膜电极。一种具有良好界面兼容性的一体化碱性膜电极的制备包括以下步骤：(1)长烷基侧链溴代聚合物的制备长烷基侧链溴代聚合物的制备包括两个主要步骤：聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴化物的制备和长烷基侧链溴代聚合物的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体化碱性膜电极的制备方法，其特征在于：/n将熔融长烷基侧链溴代聚合物膜或长烷基侧链溴代聚合物溶液置于水平放置的第一导电板上，于第一导电板上方放置水平投影面积能覆盖所述熔融膜或聚合物溶液的第二导电板，,于第一导电板和第二导电板之间施加电压使其所述两块导电板之间形成电场，同时使熔融长烷基侧链溴代聚合物膜或长烷基侧链溴代聚合物溶液置于电场中，于所述第一导电板上得到具有偶极效应的长烷基侧链官能团化溴型膜，将该膜从第一导电板上取下并浸泡于阴离子含金属催化剂成分的溶液中，然后进行还原，得到催化剂覆盖于碱性膜靠近两导电板中低电压一侧的一体化碱性膜电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种一体化碱性膜电极的制备方法，其特征在于：
将熔融长烷基侧链溴代聚合物膜或长烷基侧链溴代聚合物溶液置于水平放置的第一导电板上，于第一导电板上方放置水平投影面积能覆盖所述熔融膜或聚合物溶液的第二导电板，,于第一导电板和第二导电板之间施加电压使其所述两块导电板之间形成电场，同时使熔融长烷基侧链溴代聚合物膜或长烷基侧链溴代聚合物溶液置于电场中，于所述第一导电板上得到具有偶极效应的长烷基侧链官能团化溴型膜，将该膜从第一导电板上取下并浸泡于阴离子含金属催化剂成分的溶液中，然后进行还原，得到催化剂覆盖于碱性膜靠近两导电板中低电压一侧的一体化碱性膜电极。


2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
将上述制备的一体化膜电极置于处于水平放置的第一导电板上，且保证附着催化剂一侧朝上，于所述第一导电板上方放置水平投影面积能覆盖所述一体化膜电极的第二导电板上，加热至接触第一导电板一侧膜为熔融状态，并于第一导电板和第二导电板之间施加电压，且所述第一导电板上的电压低于所述第二导电板上的电压，于所述第一导电板上得到与第二导电板贴接一侧具有偶极效应的长烷基侧链官能团化溴型膜电极，将所得膜电极取下并浸泡于阴离子含金属催化剂成分的溶液中，进行还原，得到催化剂覆盖于碱性膜双侧的一体化碱性膜电极。


3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述阴离子含金属催化剂成分的溶液中，含金属催化剂成分的溶质为氯铱酸、氯铂酸、氯金酸中的一种或两种以上，溶剂为水、乙二醇、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上，所述阴离子含金属催化剂的浓度按金属计量为0.01～15mg(Pt/Ir/Au中的一种或两种以上)/mL；所述浸泡时间为0.5-8h；所述浸泡温度为0-40℃。


4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述电场为直流电场，场强为3000-6000Vcm-1；所述电场为高频交流电场，场强为3000-6000Vcm-1，频率为0.1-500Hz。


5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述还原过程为向上述阴离子含金属催化剂成分溶液中加入(或者不加)0.01-0.5mol/L的NaBH4，然后80-150℃冷凝回流。


6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述长烷基侧链溴代聚合物溶液中的溶剂为四氢呋喃、二甲苯、甲苯、氯仿、1,1,2,2-四氯乙烷中的一种或两种以上；所述聚合物的质量与溶剂的体积比为1:30～1:4g/mL；所述溶液的温度为室温-50℃。


7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述长烷基侧链溴代聚合物的制备方法：
a、聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯苯环对位酰基烷基溴的制备过程为：将聚苯乙烯、SEBS或聚亚苯溶解于有机溶剂A中，加入酰基氯烷基溴和催化剂，预反应后，再恒温反应；然后用溶剂B析出，并溶剂B充分洗涤后干燥备用；
b、长烷基侧链溴代聚合物的制备过程为：将上述制备的聚苯乙烯、SEBS或聚亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，杨丛荣，孙公权，
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