一种PEM电解水膜电极及其制备方法技术

技术编号:44205831 阅读:22 留言:0更新日期:2025-02-06 18:39
本发明专利技术涉及一种电解水膜电极及其制备方法,所述PEM电解水膜电极由上到下包依次包括:阳极多孔传输层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极多孔传输层;其中,阳极催化层包括第一阳极催化层和第二阳极催化层,所述第二阳极催化层位于阳极多孔传输层和所述第一阳极催化层之间;所述第二阳极催化层将析氧催化剂、PFSA分散液和导电聚合物通过静电纺丝工艺制备而成。本发明专利技术通过在传统阳极催化层与阳极多孔传输层中新增一层兼具高导电性和高亲水性的第二阳极催化层,对两层材料的尺度差异进行过渡,使两层紧密连接在一起,降低界面接触电阻,提高水气传输效率,提高膜电极性能,并降低电解槽工作电压,缓解高电位腐蚀,延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池,具体为一种pem电解水膜电极及其制备方法。


技术介绍

1、pem(质子交换膜)水电解技术是制备绿氢的一种重要途径,其优势包括工作电流密度高、氢气纯度高、响应速度快,且能够适应可再生能源发电的波动性,因此被认为是最具潜力的氢气制备方式之一。pem水电解槽的核心部件是膜电极(mea),通常由阳极催化层、质子交换膜和阴极催化层组成。有时,还会包括一些功能性层,如消氢层、离聚物过渡层等。膜电极的催化层是电解水过程中发生电化学反应的核心部分,其中阳极催化层进行析氧反应,阴极催化层进行析氢反应,电解槽两极间施加一定电压(通常约2.0v)以驱动反应。

2、作为一种电化学装置,pem水电解槽的能效和耐久性与其内阻密切相关。较低的内阻不仅能降低电解槽工作电压,减少能量消耗,还能减少因高电压带来的材料腐蚀,因此要求膜电极层间的界面连接尽可能紧密,以减少接触电阻。传统的pem电解槽通常采用烧结钛板、钛毡等材料作为多孔传输层,这些材料在电解过程中发挥着重要作用。然而,现有的多孔传输层材料与催化层之间的界面连接并不理想,主要受到材料的导电性、表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种PEM电解水膜电极,其特征在于,所述PEM电解水膜电极由上到下依次包括:阳极多孔传输层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极多孔传输层;

2.根据权利要求1所述的PEM电解水膜电极,其特征在于,所述导电聚合物包括聚噻吩、聚吡咯和聚乙炔中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的PEM电解水膜电极,其特征在于,阳极多孔传输层的孔径为100μm~1000μm,第一阳极催化层的孔径为0.1μm~10μm,第二阳极催化层的孔径为50μm~200μm。

4.根据权利要求1所述的PEM电解水膜电极,其特征在于,第二阳极催化层厚度为5μm ~20μm。...

【技术特征摘要】

1.一种pem电解水膜电极,其特征在于,所述pem电解水膜电极由上到下依次包括:阳极多孔传输层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极多孔传输层;

2.根据权利要求1所述的pem电解水膜电极,其特征在于,所述导电聚合物包括聚噻吩、聚吡咯和聚乙炔中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的pem电解水膜电极,其特征在于,阳极多孔传输层的孔径为100μm~1000μm,第一阳极催化层的孔径为0.1μm~10μm,第二阳极催化层的孔径为50μm~200μm。

4.根据权利要求1所述的pem电解水膜电极,其特征在于,第二阳极催化层厚度为5μm ~20μm。

5.根据权利要求1所述的pem电解水膜电极,其特征在于,pfsa分散液和导电聚合物重量比为3:1~1:3。

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【专利技术属性】
技术研发人员:肖维吴波
申请(专利权)人:氢辉能源深圳有限公司
类型:发明
国别省市:

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