一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法及其应用，包括以下步骤：将质子交换膜放置于含金属阳离子的水溶液中浸泡，使质子交换膜进行离子交换。S1，在质子交换膜的表面加工微结构；S2，将质子交换膜质子化；S3，在质子交换膜的表面涂覆催化剂。使用一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法，具有热影响区域小、加工效率高、加工成本低以及质量可靠等优点，得到的质子交换膜相比于现有的质子交换膜，能够提升质子交换膜的质子传导效率和催化层中催化剂利用效率，降低其在电解水制氢或燃料电池应用中的能耗，从而降低了系统成本，提升了电解水制氢或燃料电池的效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜电极制备，具体涉及一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法及其应用。

技术介绍

1、作为质子交换膜电解槽/燃料电池的关键部件，质子交换膜是质子交换膜电解槽/燃料电池的成本和性能的决定因素之一，其作用是传导质子和阴阳极的分隔屏障。质子交换膜的关键性指标包括质子电导率、气体渗透性、尺寸稳定性以及化学稳定性等。目前质子交换膜一般为光滑表面，当质子交换膜与催化层进行复合形成膜电极后，催化层/质子交换膜反应界面少，能参与电化学反应的催化剂利用率低，导致质子交换膜电解槽/燃料电池整体效率较低，增加了设备的运行成本。此外，由于设备运行所需的催化剂均为贵金属催化剂，这使得原料和折旧成本被进一步扩大，降低了效益。

2、质子交换膜微结构的有序化是一种增加催化层中反应界面和改善反应过程中物质传输的方法，通过质子交换膜有序结构化设计，能够有效促进电子、质子、反应物和生成物的反应与传输，并能以更小的附加损耗获得更高的效率。常用的质子交换膜微结构的有序化的制备方法包括光刻模版热压法等，但利用光刻模版热压法制备膜电极的制造成本高，且难以制作大面积膜电极；而本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法，其特征在于，将质子交换膜放置于含金属阳离子的水溶液中浸泡，进行离子交换处理。

2.根据权利要求1所述的一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法，其特征在于，将质子交换膜放置于金属阳离子浓度为0.01-1M的水溶液中浸泡，使质子交换膜进行离子交换，随后清洗烘干。

3.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

5.根据权利要求3所述的一种膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：</p>

6.根据...

【技术特征摘要】

1.一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法，其特征在于，将质子交换膜放置于含金属阳离子的水溶液中浸泡，进行离子交换处理。

2.根据权利要求1所述的一种表面具有有序微结构的质子交换膜制备方法，其特征在于，将质子交换膜放置于金属阳离子浓度为0.01-1m的水溶液中浸泡，使质子交换膜进行离子交换，随后清洗烘干。

3.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：

5.根据权利要求3所述的一种膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：

6.根据权利要求3所述的一种膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s3具体为：

7.根据权利要求6所述的一种膜电极的制备方法，其特征在于，步骤s3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，廖强，杨朋林，黄健，张亮，叶丁丁，朱恂，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：