一种燃料电池的催化层结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种燃料电池的催化层结构，包括阴离子交换膜、阳极气体扩散层以及位于阴离子交换膜与阳极气体扩散层之间的阳极催化层，所述阳极催化层包括第一催化剂层和第二催化剂层，所述第一催化剂层与所述第二催化剂层的活性不同，所述第一催化剂层位于所述阴离子交换膜的一侧，所述第二催化剂层位于所述阳极气体扩散层的一侧；本申请通过将催化层设置为两层结构，其包括活性不同的第一催化剂层和第二催化剂层，由于两层催化剂层活性不同，使得在催化剂层与氢氧根离子反应速率不同，改变了生成的水在阳极的分布状态和水的排出结构，促进了水的排出。促进了水的排出。促进了水的排出。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池的催化层结构


[0001]本技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池的催化层结构。

技术介绍

[0002]燃料电池通过化学反应，将燃料(氢气)及氧化剂中蕴含的化学能转换为电能。其中，碱性阴离子交换膜燃料电池因其碱性工作环境可以使用非贵金属催化剂以及具有较高的电化学动力学特性，近年来受到了国内外的广泛关注。在碱性阴离子交换膜燃料电池中，水在阳极中生成，在阴极中消耗，并在膜中传输；现有碱性阴离子交换膜燃料电池中，阳极中的水含量高于阴极中的水含量，若阳极中的水没有及时排出，则会造成水淹现象，导致性能下降。现有技术中主要通过调整材料或气体扩散层结构来调整燃料电池内部水环境，虽然具有一定效果，但仍然无法直接调节阳极生成的水。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种燃料电池的阳极催化层结构，采用该结构可大大优化阳极水的分布，避免产生水淹现象。
[0004]本技术所采用的技术方案是：
[0005]燃料电池的催化层结构，包括阴离子交换膜、阳极气体扩散层以及位于阴离子交换膜与阳极气体扩散层之间的阳极催化层，所述阳极催化层包括第一催化剂层和第二催化剂层，所述第一催化剂层与所述第二催化剂层的活性不同，所述第一催化剂层位于所述阴离子交换膜的一侧，所述第二催化剂层位于所述阳极气体扩散层的一侧。
[0006]进一步，所述第二催化剂层的活性高于所述第一催化剂层的活性。
[0007]进一步，所述第一催化剂层采用喷涂的方式涂覆在所述阴离子交换膜的一侧，所述第二催化剂层采用喷涂的方式涂覆在所述第一催化剂层上。
[0008]进一步，所述阴离子交换膜的尺寸为7cm
×
7cm，所述第一催化剂层和第二催化剂层的喷涂面积均为5cm
×
5cm。
[0009]进一步，所述阳极气体扩散层与所述第二催化剂层之间还设有阳极微孔层。
[0010]进一步，所述阴离子交换膜为碱性阴离子交换膜。
[0011]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0013]图1为本申请实施例所提供的燃料电池的催化层结构示意图。
[0014]其中，阴离子交换膜1、第一催化剂层2、第二催化剂层3、阳极微孔层4、阳极气体扩散层5。
具体实施方式
[0015]这里，要说明的是，本技术涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本技术对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本技术虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本技术对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本技术，以便更好的理解本技术。
[0016]下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
[0017]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0018]参见图1，本申请一种燃料电池的催化层结构，包括阴离子交换膜1、阳极气体扩散层5以及位于阴离子交换膜1与阳极气体扩散层5之间的阳极催化层，所述阳极催化层包括第一催化剂层2和第二催化剂层3，所述第一催化剂层2与所述第二催化剂层3的活性不同，所述第一催化剂层2位于所述阴离子交换膜1的一侧，所述第二催化剂层3位于所述阳极气体扩散层5的一侧。
[0019]本申请通过将催化层设置为两层结构，其包括活性不同的第一催化剂层2和第二催化剂层3，由于两层催化剂层活性不同，使得在催化剂层与氢氧根离子反应速率不同，改变了生成的水在阳极的分布状态和水的排出结构，促进了水的排出。
[0020]所述第二催化剂层3的活性高于所述第一催化剂层2的活性。将第二催化剂层3的活性设置为高于第一催化剂层2的活性；由于第二催化剂层3位于靠近阳极气体扩散层5的一侧，使得在靠近阳极气体扩散层5一侧生成的水能够更及时的排出，从而在阳极形成靠近阳极气体扩散层5一侧的水的含量低于靠近阴离子交换膜1一侧的水的含量，优化了阳极内水的分布状态，进一步促使水向阳极气体扩散层5排出，避免产生水淹现象。
[0021]具体的，第一催化剂层2的催化剂为Pt/C，第二催化剂层3的催化剂为PtRu/C，Pt/C和PtRu/C均为市售产品，如采用宝鸡市瑞科有色金属有限责任公司生产的Pt/C催化剂和PtRu/C催化剂。
[0022]阴离子交换膜1采用碱性阴离子交换膜1，其尺寸为7cm
×
7cm。所述第一催化剂层2采用喷涂的方式涂覆在所述阴离子交换膜1的一侧，所述第二催化剂层3采用喷涂的方式涂覆在所述第一催化剂层2上。所述第一催化剂层2和第二催化剂层3的喷涂面积均为5cm
×
5cm。
[0023]为了进一步提高阳极内排水能力，所述阳极气体扩散层5与所述第二催化剂层3之间还设有阳极微孔层4。通过设置该阳极微孔层4，进一步改善了阳极内部水环境，提高阳极排水能力。
[0024]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以
是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0025]本技术的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本技术的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0026]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0027]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的催化层结构，包括阴离子交换膜、阳极气体扩散层以及位于阴离子交换膜与阳极气体扩散层之间的阳极催化层，其特征在于，所述阳极催化层包括第一催化剂层和第二催化剂层，所述第一催化剂层与所述第二催化剂层的活性不同，所述第一催化剂层位于所述阴离子交换膜的一侧，所述第二催化剂层位于所述阳极气体扩散层的一侧。2.根据权利要求1所述的燃料电池的催化层结构，其特征在于，所述第二催化剂层的活性高于所述第一催化剂层的活性。3.根据权利要求2所述的燃料电池的催化层结构，其特征在于，所述第一催化剂层采用喷涂的方式涂覆在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐真，刘江，张民坚，韦福品，麦国杰，张伟清，
申请(专利权)人：广东爱德曼氢能源装备有限公司，
类型：新型
国别省市：