一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层及其制备方法和应用，该扩散层包括由金属丝形成的金属纤维毡基材以及金属纤维网上的疏水涂层，所述的金属丝表面沉积有耐蚀涂层。制备方法包括以下步骤：在金属丝表面沉积耐蚀涂层；将金属丝编织成金属纤维网；将金属纤维网压制得到金属纤维毡基材；在金属纤维毡基材表面沉积疏水涂层，得到质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层，该扩散层应用于水电解池。与现有技术相比，本发明专利技术使用不锈钢与耐蚀、疏水涂层技术方案代替传统钛基扩散层，在质子交换膜水电解池中表现出优异的耐蚀性和耐久性，可以满足电解堆中长期稳定运行要求，同时显著降低了质子交换膜水电解制氢堆的材料成本。解制氢堆的材料成本。解制氢堆的材料成本。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及质子交换膜水电解
，具体涉及一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]PEM(质子交换膜)水电解制氢是一种利用全氟磺酸质子交换膜作为固体电解质的水电解制氢技术，具有高效率、电解槽运行灵活的特点，能够适应多种可再生能源发电的波动性。
[0003]扩散层是PEM水电解制氢堆中的重要组件，是连接双极板和膜电极的桥梁。具体地，在阳极侧，水通过扩散层来到膜电极表面发生分解，释放出氧气、质子与电子。质子和电子分别经扩散层通过质子交换膜和外电路来到阴极侧发生反应生成氢气。为保证反应的效率与连续性，扩散层需要具备丰富的孔道与导电性能，以使得不同物质的扩散与传导能够顺畅进行，对材料的机械性能、导电性能、化学稳定性均有较高要求。目前主要应用的扩散层材料为钛。基本工艺流程为将直径为微米尺度的钛丝编织成钛网，而后加压制得具有多孔特征的钛纤维毡，最后在其表面涂覆耐腐蚀、化学稳定性良好的保护涂层。常用的保护涂层材料有贵金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层，其特征在于，该扩散层包括由金属丝形成的金属纤维毡基材以及金属纤维网上的疏水涂层，所述的金属丝表面沉积有耐蚀涂层。2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层，其特征在于，所述的金属丝为不锈钢丝，直径为20
‑
200μm，优选20
‑
120μm；所述耐蚀涂层的成分为贵金属、金属氧化物、金属氮化物或金属碳化物；所述的耐蚀涂层为二氧化硅基涂层。3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层，其特征在于，所述不锈钢丝的元素组成比例为Fe：60
‑
80at.％，Cr、Ni和Mn：0.5
‑
30at.％，还包括不高于5at.％的微量元素；所述的贵金属包括Au、Ag、Pt、Pb、Ru或Ir，所述的金属氧化物包括Ir、Nb、Ti、Zr、Ta或Sn的氧化物，所述的金属氮化物或金属碳化物包括Nb、Ti、Zr或Ta的氮化物或碳化物；所述二氧化硅基涂层的前驱体包括硅烷偶联剂和氧化剂。4.根据权利要求3所述的一种质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层，其特征在于，所述的微量元素包括C、P、S、N或Si；所述的金属氧化物具体包括IrO
x
,NbO
x
、TiO
x
、ZrO
x
、TaO
x
或SnO
x
；所述的金属氮化物或金属碳化物具体包括NbC
x
/N
x
、TiC
x
/N
x
、ZrC
x
/N
x
或TaC
x
/N
x
，其中x为非金属元素原子比例，范围为0.1
‑
90at.％；所述的硅烷偶联剂包括1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三氯硅烷、双(二异丙氨基)乙硅烷、正硅酸四乙酯或十七氟癸基三甲氧基硅烷；氧化剂包括臭氧或氧气。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述质子交换膜水电解池用低成本金属纤维毡扩散层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张頔，邹砚文，易培云，彭林法，来新民，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：