一种膜电极集合体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术揭示了一种膜电极集合体及其制备方法和应用。所述膜电极集合体的制备方法包括如下步骤：提供离子交换膜，所述离子交换膜的至少一侧表面具有阵列结构，所述阵列结构包括阵列分布的复数个突起部；至少在所述阵列结构上依次负载催化剂、电子导体。本发明专利技术提供的膜电极集合体及其制备方法和应用，通过磁控溅射负载催化剂，喷涂电子导体构筑三相界面制备膜电极集合体的方法，能够在催化剂层内部大大增加三相界面(电子、质子、传质)，形成反应物，质子，电子快速传递的通道，有利于降低催化剂载量，提高催化剂利用率，提高性能与稳定性。提高性能与稳定性。提高性能与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种膜电极集合体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种膜电极集合体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电解池和燃料电池作为一种清洁能源制备与应用的化学能与电能转换装置，对于缓解能源危机，减少温室气体排放具有重要意义。两者在结构上具有诸多相似之处。
[0003]对于燃料电池，其作为一种具有高能量密度，快速启动，高转换效率，零排放等诸多优点的电源设备，有望成为未来供能设备的主流。然而燃料电池的高昂造价，尤其是其贵金属催化剂的使用使得燃料电池迟迟未能大范围的商业化。因此，降低贵金属催化剂的用量，提高催化剂的利用率，同时保证燃料电池的性能和稳定性对于燃料电池的商业化具有重要的意义。
[0004]贵金属催化剂位于膜电极集合体的催化层中，催化层是燃料电池将化学能转化为电能的核心部位。催化层一般由分散在高比表面积碳上的贵金属催化剂，疏水剂(聚四氟乙烯)，质子导体(一般是全氟磺酸树脂)组成。优异的催化层需要满足反应物，质子，电子三者的良好传递。然而，为了实现较高的质子传导，构筑有效的质子传递网络，部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜电极集合体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供离子交换膜，所述离子交换膜的至少一侧表面具有阵列结构，所述阵列结构包括阵列分布的复数个微纳米突起部；至少在所述阵列结构上依次负载催化剂、电子导体。2.根据权利要求1所述的膜电极集合体的制备方法，其特征在于包括：在离子交换膜的表面直接生长形成所述阵列结构或至少通过转印、纳米压印、电子束刻蚀中的任意一种方式在离子交换膜表面加工形成所述阵列结构；和/或，所述突起部的形状包括锥形、矩形、柱形、Y型、树枝形中的任意一种或多种的组合；优选的，所述突起部为锥形，所述锥形的高度为0.5
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2.5μm，锥的上直径为100
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400nm，锥的下直径为400
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700nm，锥与锥之间的间距为450
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800nm。3.根据权利要求1所述的膜电极集合体的制备方法，其特征在于包括：至少通过磁控溅射方式在所述离子交换膜具有阵列结构的表面负载催化剂；和/或，至少通过喷涂方式在所述离子交换膜具有阵列结构的表面负载电子导体；和/或，所述磁控溅射方式采用的靶材包括单金属靶、合金靶或化合物靶中的任意一种或多种的组合，所述单金属靶包括Pt或Ru，所述合金靶包括PtCo、PtNi或PtRu，所述化合物靶包括MoS2或IrO2；和/或，所述磁控溅射...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小春，宁凡迪，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：