催化剂浆料团簇形貌的检测方法及应用技术

本发明专利技术提供一种催化剂浆料团簇形貌的检测方法及应用，具体涉及燃料电池检测技术领域

【技术实现步骤摘要】
催化剂浆料团簇形貌的检测方法及应用


[0001]本专利技术涉及燃料电池检测
，尤其是涉及一种催化剂浆料团簇形貌的检测方法及应用
。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池
(PEMFC)
是一种高效节能
、
工作稳定
、
环境友好的理想发电装置
。PEMFC
由膜电极
(MEA)
和带气体流动通道的双极板组成
。
[0003]膜电极主要由质子交换膜
、
催化剂层和气体扩散层构成，催化剂层结构设计不合理会导致传质阻力和反应势垒的增大，会大大限制电池的输出功率
。
[0004]由于催化剂层的制备采用催化剂浆料物理涂覆形成，因此，浆料的配方
、
制备和沉积工艺会对催化剂层结构产生巨大的影响
。
浆料的配方和分散制备工艺影响浆料中催化剂团簇的微观结构
。
目前催化剂浆料配方工艺都是通过实验来优化，缺少对催化剂浆料的团簇性能检测方法，使得生产出来的催化剂浆料存在无法满足后续涂布加工要求的风险
。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种催化剂浆料团簇形貌的检测方法，以缓解现有的技术中缺少对催化剂浆料的团簇性能检测方法的技术问题
。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术特采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种催化剂浆料团簇形貌的检测方法，包括以下步骤：
[0009]步骤
A
：将催化剂浆料移液至载玻片中央，盖玻片垂直放置得到样本；
[0010]步骤
B
：在显微镜下观察所述样本，判断团簇状态
,
将样本的微观结构和目标浆料进行比较，若样本的团簇微观结构与目标浆料相一致，则判断所述催化剂浆料满足涂布工艺要求，进行涂布工序；若样本的团簇微观结构与目标浆料不一致，更改所述催化剂浆料配方及分散方式，制备催化剂浆料，并重复步骤
A
和步骤
B。
[0011]可选地，所述移液的移液量为3‑7μ
L。
[0012]可选地，所述移液的时间
≤10s。
[0013]可选地，所述催化剂浆料包括催化剂
、
水
、
离聚物和异丙醇
。
[0014]优选地，所述催化剂的
I/C
比为
0.8
‑
1.4。
[0015]可选地，所述催化剂包括含铂催化剂
。
[0016]优选地，所述含铂催化剂中铂含量为
40
‑
60
％
。
[0017]可选地，所述催化剂浆料的制备方法包括：依次加入催化剂
、
水
、
离聚物和异丙醇得到混合物，再对混合物进行纳米分散，得到所述催化剂浆料
。
[0018]可选地，所述纳米分散的压力为
50MPa
‑
100Mpa。
[0019]可选地，所述纳米分散的次数为2次
‑
10
次
。
[0020]可选地，所述显微镜包括电子显微镜
。
[0021]本专利技术的第二方面提供了所述的检测方法在催化剂浆料检测中的应用
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0023]本专利技术提供的检测方法解决了燃料电池领域中缺乏团簇形貌的检测方法，通过准确制取样本，快速检测团簇微观形貌，达到实时监测的效果，准确反应催化剂浆料能否满足涂布加工要求，以便后续对催化剂浆料配方进行针对性改进
。
[0024]本专利技术提供的检测方法在催化剂浆料检测中的应用，为筛选符合要求的催化剂层提供了依据，间接的提高了质子交换膜燃料电池的输出功率，降低了电池内容的电阻
。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利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，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0026]图1为实施例1提供的催化剂浆料团簇微观形貌图；
[0027]图2为实施例2提供的催化剂浆料团簇微观形貌图；
[0028]图3为实施例3提供的催化剂浆料团簇微观形貌图；
[0029]图4为实施例4提供的催化剂浆料团簇微观形貌图；
[0030]图5为实施例5提供的催化剂浆料团簇微观形貌图；
[0031]图6为实施例6提供的催化剂浆料团簇微观形貌图
。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计
。
[0033]燃料电池是一种可将燃料的化学能直接经过电化学反应转化成电能的装置
。
它不受卡洛循环的影响，能量转化效率高
。
燃料电池按使用的电解质的不同进行划分，其中包括质子交换膜燃料电池，使用的电解质通常为全氟化或部分氟化的磺酸型质子交换膜
。
[0034]PEMFC
工作时，润湿的燃料如氢气经过气体扩散层扩散到阳极催化层发生氧化反应，产生质子和电子，阳极催化层中的质子以水合状态的形式携带水分子经过质子交换膜传输到阴极催化层，产生的电子则经过外电路传输到阴极催化层；润湿的氧气
/
空气经过阴极气体扩散层扩散到阴极催化层发生还原反应，与从阳极传输过来的质子和电子结合生成水，在整个运行过程中，外电路的电子形成回路从而形成电流
。
质子交换膜燃料电池发电过程的主要产物为水，此过程中输出电能并放出热量
。
在
PEMFC
典型的工作条件下，阴极生成的水以液态和气态形式共存，经由氧气
/
空气带离燃料电池
。
[0035]催化剂层结构设计不合理会导致传质阻力和反应势垒的增大，会大大限制电池的输出功率
。
浆料的配方
、
制备和沉积工艺会对催化剂层结构产生巨大的影响
。
浆料的配方和分散制备工艺影响浆料中催化剂团簇的微观结构
。
需要对团簇形成过程进行细致的研究，在微观层面明晰催化剂浆料团簇的形貌，得到满足后续涂布工艺的浆料，从而指导开发有效的催化剂层微观结构调控方法
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种催化剂浆料团簇形貌的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
A
：将催化剂浆料移液至载玻片中央，盖玻片垂直放置得到样本；步骤
B
：在显微镜下观察所述样本，判断团簇状态，将样本的微观结构和目标浆料进行比较，若样本的团簇微观结构与目标浆料相一致，则判断所述催化剂浆料满足涂布工艺要求，进行涂布工序；若样本的团簇微观结构与目标浆料不一致，更改所述催化剂浆料配方及分散方式，制备催化剂浆料，并重复步骤
A
和步骤
B。2.
根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述移液的移液量为3‑7μ
L。3.
根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述移液的时间
≤10s。4.
根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述催化剂浆料包括催化剂
、
水
、
离聚物和异丙醇；优选地，所述催化剂的
I/C
比为
0.8
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁威，吴欣欣，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：