一种高离子传导膜电极的制备方法技术

技术编号:41640890 阅读:25 留言:0更新日期:2024-06-13 02:34
本发明专利技术属于燃料电池技术领域,具体涉及一种高离子传导膜电极的制备方法。此方法适用于质子交换膜燃料电池、阴离子交换膜燃料电池等聚合物电解质燃料电池。通过在负载催化层的气体扩散电极表面额外制备一层离聚物涂层,随后将气体扩散电极的浸没在有机溶剂中,离聚物涂层与有机溶剂接触后,聚合物长链会迅速舒展并且富有粘性,再将气体扩散电极与离子交换膜贴合。此方法制备的膜电极催化层与离子交换膜结合紧密,增加膜电极组件连接的机械强度,构建催化层与离子交换膜之间的离子传输通道,显著降低了膜电极的离子传递阻抗,明显提升燃料电池的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池,具体涉及一种高离子传导膜电极的制备方法,此方法适用于质子交换膜燃料电池、阴离子交换膜燃料电池等聚合物电解质燃料电池。


技术介绍

1、燃料电池由于其能量转换效率高,响应时间快,副产物无污染,作为一种未来可替代内燃机的能源转换装置而受到了广泛的关注。随着氢能源的开发利用,燃料电池的商业化进程正在逐步扩展。然而,如何进一步提升燃料电池性能仍然是燃料电池大规模商业化的重要障碍。膜电极作为燃料电池的核心组件,是发生气体传输、半电池反应和电流收集的场所,它的品质对电池的最终性能将起到了决定性作用。

2、气体扩散电极法制备工艺简单,重复性高,适合大规模生产的膜电极制造方法,具体是以碳纸或者碳布为基底或者支撑层,将催化剂负载到扩散层上组成气体扩散电极,负载基底对于催化剂浆料的耐受程度高,不需要考虑浆料溶剂对于基底的溶解和破坏与溶胀效果。该方法的主要问题在于催化层与离子交换膜接触不够紧密,贴合度差,影响催化层和离子交换膜之间的离子传导,导致电池性能总体不高。

3、在现有的燃料电池制备工艺中,改善催化剂层与离子交换膜之间的贴合状本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高离子传导膜电极的制备方法,所制备的膜电极适用于质子交换膜燃料电池以及阴离子交换膜燃料电池,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,催化剂浆料包括催化剂和以下各项中的至少一个:水、离聚物、溶剂。涂覆方式为喷涂、刮涂、转印或丝网印刷中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的催化剂浆料制备方法,其特征在于,所述催化剂粉末为含有贵金属或非贵金属及其合金中的一种或多种,以碳载体负载,氧化物载体负载或非负载型中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的催化剂浆料制备方法,其特征在于,所述离聚...

【技术特征摘要】

1.一种高离子传导膜电极的制备方法,所制备的膜电极适用于质子交换膜燃料电池以及阴离子交换膜燃料电池,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,催化剂浆料包括催化剂和以下各项中的至少一个:水、离聚物、溶剂。涂覆方式为喷涂、刮涂、转印或丝网印刷中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的催化剂浆料制备方法,其特征在于,所述催化剂粉末为含有贵金属或非贵金属及其合金中的一种或多种,以碳载体负载,氧化物载体负载或非负载型中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的催化剂浆料制备方法,其特征在于,所述离聚物从以下各项中进行选择:全氟磺酸树脂、部分氟化磺酸树脂、非氟磺酸树脂,以及阳离子聚合物。其中阳离子聚合物包含以下各种基团中的至少一种:季氮阳离子、季膦阳离子、含硫阳离子、含金属阳离子。

5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中,离聚物溶液包括离聚物、有机溶剂。其中离聚物与有机溶剂体积比为1:1~100,采用搅拌、震荡、超声中的一种或多种方式均匀混合。<...

【专利技术属性】
技术研发人员:庄仲滨刘雪瑞信东岳朱威
申请(专利权)人:北京化工大学
类型:发明
国别省市:

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