一种燃料电池用高稳定性的高温膜电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池用高稳定性的高温膜电极及其制备方法，所述高温膜电极包含高温聚合物电解质膜、气体扩散电极和膜

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池用高稳定性的高温膜电极及其制备方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其涉及一种高温聚合物电解质膜燃料电池用膜电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]氢能的发展促进着全球能源结构的变革，燃料电池技术的革新符合全球能源交通低碳化、电动化、分布式的发展趋势，备受学术和工业界关注，特别是聚合物电解质膜燃料电池技术已经商业化大规模地应用于车载和航空航天动力体系。
[0003]其中，高温聚合物电解质膜燃料电池(HT
‑
PEMFC)由于其较高的运行温度(120
‑
180℃)，可以简化燃料电池电堆的水热管理系统，提高对于一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)等杂质气体耐受性。在与甲醇、甲酸等液体燃料重整器耦合联用时，具有无需对重整气体纯化处理和热效率高等特点，是聚合物电解质膜燃料电池重要发展方向。HT
‑
PEMFC的核心部件为基于磷酸掺杂聚合物电解质膜组装的高温膜电极(HT
‑
MEA)。HT
‑
MEA中的磷酸一方面作为电解质膜的质子导体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温聚合物电解质膜燃料电池膜电极，所述高温聚合物电解质膜燃料电池膜电极至少包括高温聚合物电解质膜、第一气体扩散电极、第二气体扩散电极，所述高温聚合物电解质膜位于第一气体扩散电极和第二气体扩散电极之间，其特征在于，所述高温聚合物电解质膜与第一气体扩散电极的催化层之间，和/或高温聚合物电解质膜与第二气体扩散电极的催化层之间有膜
‑
电极界面层，所述膜
‑
电极界面层阻止或减缓磷酸从高温聚合物电解质膜中迁移至气体扩散电极的催化层中，由二氧化硅、蒙脱土、云母、金属氧化物、非水溶性杂多酸盐、焦磷酸酸盐、纳米碳材料中的一种或者多种的混合物构成。2.根据权利要求1所述的一种高温聚合物电解质膜燃料电池膜电极，其特征在于，所述膜
‑
电极界面层材料粒径尺寸大小为1nm～500nm；所述金属氧化物为三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锡、二氧化铈、氧化锆中的一种或多种、所述非水溶性杂多酸盐为磷钨酸铯、磷钨酸铵、钼钨酸铯中的一种或多种、所述焦磷酸酸盐为焦磷酸锡、焦磷酸硅、焦磷酸锆中的一种或多种；所述纳米碳材料为碳量子点、纳米碳球、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种高温聚合物电解质膜燃料电池膜电极，其特征在于，所述膜
‑
电极界面层材料为能与磷酸形成氢键作用的材料，催化层中的铂载量小于0.5mg/cm2。4.根据权利要求3所述的一种高温聚合物电解质膜燃料电池膜电极，其特征在于，所述膜
‑
电极界面层材料为纳米SiO2，所述纳米SiO2材料粒径比扩散电极催化层的催化剂粒径小25～30nm；所述膜
‑
电极界面层的SiO2载量为0.05
‑
0.2mg cm
‑2，界面层厚度为3.2μm
‑
9.4μm；所述膜
‑
电极界面层中为微孔结构，所述微孔结构中，0.01
–
0.1μm初级孔径所占百分含量不低于65％，0.1
–
1μm二级孔径所占百分含量不高于12％，10μm以上大孔径所占百分含量不高于23％。5.权利要求1
‑
4任一项所述的一种高温聚合物电解质膜燃料电池膜电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)气体扩散电极的制备首先，将催化剂粉体和聚合物溶液分散于第一溶剂配成墨水，随后将所配墨水摇匀后超声分散或者高速匀浆至具有一定的粘度，通过超声喷涂、刮涂或者丝网印刷方式覆盖在涂覆有整平层的碳纸上；随后在氮气氛围、一定温度条件下热处理一段时间，形成所需的气体扩散电极；(2)气体扩散电极表面界面层的构筑将用于构筑界面层的纳米粉体分散在第一溶剂中，制备得到均匀分散的悬浮液，将所得到的悬浮液涂覆在至...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢善富，张巨佳，张劲，相艳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：