用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法，具体包括4个步骤：预处理质子交换膜、配制双梯度浆料、构建梯度结构催化层、以及膜电极组装与测试。阳极催化层通过超声喷涂制备出梯度结构，质子交换膜作为基底，催化层贴附在质子交换膜的一侧，催化层内层喷涂高离聚物/催化剂质量比的浆料，催化层外层喷涂低离聚物/催化剂质量比的浆料。特点是分级孔隙设计与离聚物分布优化可有效抑制催化剂颗粒团聚现象，同步改善电极表面气泡脱附效率，从而降低活化过电位和传质过电位。梯度结构催化层的膜电极在相通的电流密度下，电压降低了5.4％，明显提高了铱利用率和催化层输出性能，并有效降低质子交换膜电解水成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学电解水领域，具体涉及一种用于电解水阳极的梯度结构催化层的制备方法。

技术介绍

1、质子交换膜电解池(proton exchange membrane water electrolysis，简称pemwe)是一种通过电化学分解水生成氢气和氧气的过程，广泛应用于氢能生产、能源存储和化工等领域，它具有无污染、体积小、效率高、响应快、耐高压等显著优势。pemwe一般由集流板、流场板和膜电极组成，其中膜电极作为质子交换膜电解池的核心部件，是影响电池输出性能以及降低成本的关键。膜电极通常是由阴阳极气体扩散层、阴阳极催化层与质子交换膜组成的五合一结构，其中催化层由催化剂、离聚物组成，属于电解池的核心部件。催化层中采用的催化剂主要是贵金属铱，由于阳极缓慢的析氧反应，在pemwe中的载量居高不下，使其的成本也居高不下，因此提升pemwe的电化学性能一直是pemwe研发的重点。

2、在现有的pemwe中，催化层通常采用颗粒堆积型结构，主要由催化剂和离聚物通过物理混合堆积而成。催化层的性能与其微观结构密切相关，尤其是离聚物与催化剂的比例(ic比)本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法，其特征在于：方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括：

3.根据权利要求1所述用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法，其特征在于：所述质子交换膜的内层是指靠近质子交换膜侧；所述外层是指靠近气体扩散层侧，所述步骤(2)具体包括：

4.根据权利要求1所述用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括：

【技术特征摘要】

1.用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法，其特征在于：方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述用于质子交换膜电解池阳极的梯度化催化层制备方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括：

3.根据权利要求1所述用于质子交换膜电解池...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊林浩，张弛，焦魁，杜青，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：