膜以及具有粘结促进层的膜电极组件制造技术

本申请涉及膜电极组件（ＭＥＡ），其含有离子导电粘结促进层以提高在ＭＥＡ内的ＰＥＭ和催化剂层的界面处的结构稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及聚合物电解质膜(PEM)，其利用包含离子导电粘合剂组合物的粘结促进层来提高膜电极组件中PEM和催化剂层界面处的结构稳定性。专利技术背景使用聚合物电解质膜(PEM)的燃料电池的一个突出问题是PEM表面和催化层之间界面的不稳定性。无法形成并保持这种界面可导致催化层与PEM的分离及燃料电池内阻的升高。Nation是一种已被用于制造PEMs的全氟化离子导电聚合物。当制备用于在PEM上形成催化层的催化剂墨水(catalyst inks)时，Nation还是所选择的离聚物。Nation已被用作PEM并被应用于催化剂层中。但是，当在直接甲醇燃料电池中或在较高的温度下使用时，Nation膜的应用受到限制。为了克服Nation的局限性，新的离子导电聚合物已经被开发出来。然而，使用这些聚合物制造的PEMs与由Nation制备的催化层之间的界面不尽如人意。这主要是由于PEM聚合物和催化剂聚合物之间的物理及化学性质不同导致的。专利技术概述本专利技术旨在使用离子导电粘合剂组合物来增强聚合物电解质膜(PEM)与催化剂层之间的物理及电接触。本专利技术包括含有由第一离子导电聚合物制备的P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜电极组件（ＭＥＡ），其包含：ａ．包含第一离子导电聚合物和具有第一和第二表面的聚合物电解质膜（ＰＥＭ）；ｂ．包含第二离子导电聚合物和催化剂的第一催化剂层，其中所述催化剂层具有第一表面，和ｃ．与所述ＰＥＭ的第一表面和所述催化剂的第一表面接触的粘结促进层，其中所述粘结促进层包含离子导电粘合剂组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-9-8 60/608,3991.一种膜电极组件(MEA)，其包含：a.包含第一离子导电聚合物和具有第一和第二表面的聚合物电解质膜(PEM)；b.包含第二离子导电聚合物和催化剂的第一催化剂层，其中所述催化剂层具有第一表面，和c.与所述PEM的第一表面和所述催化剂的第一表面接触的粘结促进层，其中所述粘结促进层包含离子导电粘合剂组合物。2.权利要求1的MEA，其中所述催化剂层起到电极的作用。3.权利要求1的MEA，其中所述离子导电粘合剂组合物包含所述第一或所述第二离子导电聚合物中的至少一种。4.权利要求3的MEA，其中所述粘合剂组合物进一步包含分散在所述第一或所述第二离子导电聚合物中的无机颗粒。5.权利要求4的MEA，其中所述无机颗粒选自石墨的和无定形的碳粉，以及硅、钛和锆的氧化物。6.权利要求4的MEA，其中所述无机颗粒的平均直径在20nm到2000nm之间。7.权利要求1的MEA，其中所述离子导电粘合剂组合物包含两种或更多种离子导电聚合物。8.权利要求7的MEA，其中至少一种所述离子导电聚合物包含所述第一或所述第二离子导电聚合物。9.权利要求7的MEA，其中所述离子导电聚合物包含所述第一和所述第二离子导电聚合物。10.权利要求1的MEA，其中所述粘合剂组合物进一步包含Tm或Tg低于200℃的非离子聚合物。11.权利要求1的MEA，其中所述粘合剂组合物含有包含在所述粘结促进层中的小孔。12.权利要求1的MEA，其中所述粘结促进层的厚度在200nm到5000nm之间。13.权利要求1的MEA，其中所述催化剂层与所述PEM通过所述粘结促进层的粘结力大于所述电极与所述PEM无粘结促进层的粘结力。-->14.一种制造膜电极组件(MEA)的方法，其包括：a.提供包含第一离子导电聚合物并具有第一和第二表面的聚合物电解质膜(PEM)和具有第一表面并包含第二离子导电聚合物的第一催化剂层；b.将离子导电粘合剂组合物至少施加于所述PEM的第一表面或所述催化剂层的第一表面；和c.紧密靠近放置所述PEM和所述催化剂层，从而在所述PEM的第一表面及所述催化剂层的第一表面之间形成粘结促进层，以形成MEA。15.权利要求14的方法，其中所述催化剂层起到电极的作用。16.权利要求14的方法，进一步包括：a.提供包含第三离子导电聚合物和催化剂的第二催化剂层，其中所述催化剂层包含第一表面；b.将离子导电粘合剂组合物至少施加于所述PEM的第二表面或所述第二催化剂层的第一表面；和c.紧密靠近放置所述PEM与所述第二催化剂，从而在所述PEM的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：D奥尔梅耶，
申请(专利权)人：复合燃料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]