【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温燃料电池，尤其涉及高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法及其设备。
技术介绍
1、燃料电池作为氢能的重要应用端，备受关注；膜电极作为燃料电池核心部件，其制备工艺直接影响了整个电池堆的性能、成本和寿命；目前，对低温质子交换膜燃料电池膜电极的研究较多，但关于高温质子交换膜燃料电池膜电极的关注非常少。
2、与低温质子交换膜燃料电池的膜电极结构不同的是，高温质子交换膜燃料电池的膜电极的催化层一般设计在气体扩散层上，而不是质子交换膜两侧；因此，高温质子交换膜燃料电池制备膜电极常采用气体扩散电极(gde)的工艺，而不是催化剂涂覆膜(ccm)的工艺。
3、然而，传统的gde工艺存在电阻大，功率密度低的情况，严重制约了高温质子交换膜燃料电池的应用；并且，为了保障膜电极催化活性，以前的高温质子交换膜燃料电池的催化剂用量很高(约为2-5mg/cm2)，使得电池制造成本居高不下；因此，急需一种新的制备工艺，可以实现较低催化剂用量的情况下，具有较好的电池性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法及其设备，其使用贵金属含量较高的催化剂，有益于同等贵金属含量情况下，降低涂层厚度，从而提升涂布质量，对电池性能提高有所帮助，降低催化剂用量，虽然减少了催化活性位点总数，但降低了涂层厚度，配合后面其他工艺的调整，可以保证电池性能良好。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1，将催化剂、超纯水、溶剂和树脂进行混合搅拌制备膜电极浆料，所述催化剂为pt基贵金属碳担载催化剂，所述催化剂的贵金属含量大于40％，所述溶剂与超纯水的比例为(4-8)：(2-6)，所述膜电极浆料固含量为5-20％；
5、s2，将所述膜电极浆料进行分散处理，控制温度在4-16℃，然后将分散处理后的所述膜电极浆料采用狭缝涂布方式涂布在气体扩散层上得到气体扩散涂层，然后以低压、真空、冷冻或微波干燥等方式中的至少一种方式进行干燥处理，得到贵金属含量为0.5-2mg/cm2的气体扩散电极；
6、s3，将两片所述气体扩散电极分别置于高温质子交换膜的两侧，与密封件一起，经热压、粘接或粘贴的方式组合在一起得到一种高温质子交换膜膜电极。
7、优选地，所述溶剂为乙二醇、丙三醇、正丁醇、正戊醇等高沸点醇中的至少一种。
8、优选地，所述树脂为ptfe、pvdf、pbi、nafion、pva中的至少一种。
9、优选地，所述分散处理为超声、高速剪切、高压剪切、高压微射流中的至少一种。
10、优选地，所述气体扩散涂层的涂层厚度小于0.75毫米。
11、本专利技术还提出高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，包括混合箱，其特征在于，所述混合箱的顶部贯穿设有与其固定连接的进料斗，所述混合箱的顶部固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有传动杆，所述传动杆贯穿混合箱并与其转动连接，所述传动杆的外壁固定连接有多个第一搅拌棒，所述混合箱的内壁活动连接有多个第二搅拌棒，所述传动杆的外壁固定连接有螺旋输送叶片，所述混合箱的底部贯穿设有与其固定连接的出料斗，所述出料斗的外壁固定连接有电磁阀门，所述混合箱的底部固定连接有四个位置呈矩形分布的支撑腿，所述进料斗内设有粉碎机构。
12、优选地，多个所述第一搅拌棒与第二搅拌棒呈相错设置。
13、优选地，所述粉碎机构包括主动锥齿轮和被动锥齿轮，所述主动锥齿轮固定在传动杆的上端，并啮合连接有第一从动锥齿轮，所述被动锥齿轮等距分布在传动杆的下端，所述第一从动锥齿轮固定连接有旋转轴，所述混合箱的顶部固定连接有限位块，所述旋转轴贯穿限位块并与其转动连接，所述旋转轴的外壁固定连接有两个第一锥齿轮，每个所述第一锥齿轮均啮合有第二锥齿轮，两个所述第二锥齿轮的后端均固定连接有转动轴，两个所述转动轴均贯穿进料斗并与其转动连接，每个所述转动轴的外壁均固定连接有粉碎辊。
14、优选地，所述传动杆的外壁还连接有连接杆，所述连接杆的底部固定连接有刮杆，所述刮杆呈l状结构，所述刮杆的一端贴合在混合箱内底壁上，另一端延伸至出料斗内部与出料斗内壁紧密贴合。
15、优选地，所述第二搅拌棒的一端固定连接有刷板、另一端固定连接第二从动锥齿轮，所述刷板与混合箱紧密贴合，所述被动锥齿轮与第二从动锥齿轮相啮合，所述第二搅拌棒外壁上还设有转叶，所述转叶上设有多个通孔。
16、优选地，两个所述粉碎辊的旋转方向相反设置。
17、本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：
18、1.通过溶剂种类和醇水比例的调整，使得浆料的分散性更好；比如调整涂布工艺，调控涂层均匀性；这些调整都有助于催化层的尺寸均匀性和比表面积的改善，有助于提高电池性能。
19、2.采用狭缝涂布方式涂布后，采用低压、真空、冷冻或微波干燥等方式中的至少一种进行干燥，使涂层快速，均匀干燥。
20、3.通过第一搅拌棒、传动杆、被动锥齿轮、第二搅拌棒和转叶的配合，可以使得第一搅拌棒在筒体内进行横向转动，通过第二搅拌棒上的转叶在筒体内竖向转动，通过横向和竖向的双重配合可以使多种物料搅拌更加充分、均匀，搅拌效果更好，同时转叶上设有通孔，通过通孔可以在旋转时造成扰流，通过扰流向搅拌物料处形成很强的湍流，更进一步提高搅拌效果。
21、4.通过传动杆、螺旋输送叶片和刮杆的设置，通过转动旋转可以辅助将物料排出，同时刮杆的一端延伸至出料斗内壁，即可实现出料斗内壁的刮除清理还可在旋转出料时，对出料斗内进行搅动，避免堵塞的同时还可加快出料速度。
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1.高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、丙三醇、正丁醇、正戊醇等高沸点醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述树脂为PTFE、PVDF、PBI、Nafion、PVA中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述分散处理为超声、高速剪切、高压剪切、高压微射流中的至少一种。
5.高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，包括混合箱(1)，其特征在于，所述混合箱(1)的顶部贯穿设有与其固定连接的进料斗(2)，所述混合箱(1)的顶部固定连接有电机(3)，所述电机(3)的输出端固定连接有传动杆(4)，所述传动杆(4)贯穿混合箱(1)并与其转动连接，所述传动杆(4)的外壁固定连接有多个第一搅拌棒(5)，所述混合箱(1)的内壁活动连接有多个第二搅拌棒(6)，所述传动杆(4)的外壁固定连接有螺旋输送叶片(7)，所述混合箱
6.根据权利要求5所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，其特征在于，多个所述第一搅拌棒(5)与第二搅拌棒(6)呈相错设置。
7.根据权利要求5所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，其特征在于，所述粉碎机构包括主动锥齿轮(11)和被动锥齿轮(21)，所述主动锥齿轮(11)固定在传动杆(4)的上端，并啮合连接有第一从动锥齿轮(12)，所述被动锥齿轮(21)等距分布在传动杆(4)的下端，所述第一从动锥齿轮(12)固定连接有旋转轴(13)，所述混合箱(1)的顶部固定连接有限位块(14)，所述旋转轴(13)贯穿限位块(14)并与其转动连接，所述旋转轴(13)的外壁固定连接有两个第一锥齿轮(15)，每个所述第一锥齿轮(15)均啮合有第二锥齿轮(16)，两个所述第二锥齿轮(16)的后端均固定连接有转动轴(17)，两个所述转动轴(17)均贯穿进料斗(2)并与其转动连接，每个所述转动轴(17)的外壁均固定连接有粉碎辊(18)。
8.根据权利要求7所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，其特征在于，两个所述粉碎辊(18)的旋转方向相反设置。
9.根据权利要求5所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，其特征在于，所述传动杆(4)的外壁还连接有连接杆(19)，所述连接杆(19)的底部固定连接有刮杆(20)，所述刮杆(20)呈L状结构，所述刮杆(20)的一端贴合在混合箱(1)内底壁上，另一端延伸至出料斗(8)内部与出料斗(8)内壁紧密贴合。
10.根据权利要求7所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，其特征在于，所述第二搅拌棒(6)的一端固定连接有刷板(22)、另一端固定连接第二从动锥齿轮(23)，所述刷板(22)与混合箱(1)紧密贴合，所述被动锥齿轮(21)与第二从动锥齿轮(23)相啮合，所述第二搅拌棒(6)外壁上还设有转叶(24)，所述转叶(24)上设有多个通孔。
...【技术特征摘要】
1.高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、丙三醇、正丁醇、正戊醇等高沸点醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述树脂为ptfe、pvdf、pbi、nafion、pva中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述分散处理为超声、高速剪切、高压剪切、高压微射流中的至少一种。
5.高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，包括混合箱(1)，其特征在于，所述混合箱(1)的顶部贯穿设有与其固定连接的进料斗(2)，所述混合箱(1)的顶部固定连接有电机(3)，所述电机(3)的输出端固定连接有传动杆(4)，所述传动杆(4)贯穿混合箱(1)并与其转动连接，所述传动杆(4)的外壁固定连接有多个第一搅拌棒(5)，所述混合箱(1)的内壁活动连接有多个第二搅拌棒(6)，所述传动杆(4)的外壁固定连接有螺旋输送叶片(7)，所述混合箱(1)的底部贯穿设有与其固定连接的出料斗(8)，所述出料斗(8)的外壁固定连接有电磁阀门(9)，所述混合箱(1)的底部固定连接有四个位置呈矩形分布的支撑腿(10)，所述进料斗(2)内设有粉碎机构。
6.根据权利要求5所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，其特征在于，多个所述第一搅拌棒(5)与第二搅拌棒(6)呈相错设置。
7.根据权利要求5所述的高温质子交换膜燃料电池膜电极的制备设备，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞宇，蔡云，刘一麟，谢子奇，朱玉砥，孟冉冉，
申请(专利权)人：氢新科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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