一种电化学沉积制备膜电极的方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种电化学沉积制备膜电极的方法，涉及膜电极制备方法领域。首先对商业Nafion膜或质子交换膜进行特定预处理，然后在膜上先涂一层石墨烯，再通过电化学沉积负载铂微纳米粒子，实现铂微纳米粒子在石墨烯上的高度分散，达到既保持催化剂活性又减少用量的效果。电化学沉积的溶液中可添加特殊物质—离子液体，由于其具有极强的吸附能力，可改变电极与溶液界面的电化学特性，提高电沉积电流效率和改善电结晶条件。本发明专利技术工艺简单、易操作，质子交换膜与催化剂界面明显改善，电沉积效率高，还能有效提高膜电极性能，克服了现有热压法设备复杂，所用催化剂量大，热压的过程中较容易使膜脱水变形等缺点。容易使膜脱水变形等缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学沉积制备膜电极的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及膜电极制备领域，特别涉及一种电化学沉积制备膜电极的方法及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，能源需求日益增长，从化石燃料转向可再生能源的需求日益迫切，如风能、太阳能、生物质能、水力发电和地热能。在迈向低碳能源社会的道路上，氢作为二次能源载体发挥着重要作用。在未来的可持续能源系统中，电解水有可能成为通过电
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气耦合电力供应、运输、加热和化学部门的主流方式。
[0003]膜电极（MEA）是电解水和燃料电池中发生反应、能量转化及物质传输的关键组件，包括气体扩散层（GDL）、催化层（CL）和 PEM（质子交换膜）。目前制备膜电极的方法可以归纳为两种模式，第一种为无载体催化剂层的制备，即将催化剂以化学或物理沉积的方式沉积到质子交换膜的表面；第二种为载体催化剂层的制备，即先合成出载体催化剂，然后将载体催化剂涂覆于质子交换膜上。目前更偏向于第一种膜电极的制备模式，其具体方法包括热压法、化学浸渍还原法、转印法、电化学沉积法等，其中热压法是目前应用最广泛的膜电极制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学沉积制备膜电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）商业Nafion膜或质子交换膜预处理制得膜电极的底膜；2）将石墨烯浆料溶解在溶剂中，超声分散30～60min，将该溶液涂覆在步骤1）所述的底膜上制得含有石墨烯的底膜；3）将铂前驱体、无机酸、离子液体溶解在去离子水中，配置电沉积液；4）在电化学沉积装置中，以步骤2）制得的含有石墨烯的底膜作为阴极，以钛涂铂网板为阳极，在一定温度和和恒电流密度下通电沉积 30～90 min，用去离子水清洗通电沉积后含有石墨烯的底膜表面并干燥，制得膜电极；5）将Nafion溶液和异丙醇按一定比例配置溶液，涂覆至步骤4）所述的膜电极表面，再用去离子水清洗并干燥，制得本发明的膜电极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中商业Nafion膜为Nafion115或Nafion117；所述质子交换膜为聚苯并咪唑、磺化聚砜、磺化聚醚酰亚胺、磺化聚醚醚酮或磺化聚芳醚酮中的一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中Nafion膜预处理方式为：将Nafion膜依次经质量浓度2～5%H2O2水溶液于60～80℃下热处理30～60min，去离子水冲洗，0.5～1mol/L 的硫酸溶液于60～80℃下热处理30～60min，去离子水冲洗及其去离子水于60～80℃下热处理30～60min；所述质子交换膜预处理方式为：将膜置于1～3 mol/L酸的水溶液中浸泡2～7天。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸为硫酸、盐酸、甲酸、甲磺酸或磷酸中的一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中石墨烯浆料为水性导电石墨烯浆料；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽华，仇智，汪前东，何敏，杨海军，宋延林，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：