直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法技术

技术编号:5997334 阅读:231 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种直接甲醇燃料电池用膜电极的制备方法,属于直接甲醇燃料电池高效膜电极组件结构和制造技术领域。采用控温超声喷涂工艺制备膜电极中的催化层,以实现催化层的三维网络结构,增加催化剂暴露于三相界面的活性位点数量,为气液传输提供通道,再以憎水处理的碳布为扩散层、Nafion膜为质子交换膜、Pt黑和PtRu黑为催化剂、丙醇为分散剂、Nafion溶液为催化层中粘结剂、PTFE膜或锡纸为转移介质,将催化层从转移介质转压到质子交换膜两侧,最后将扩散层热压到上面,形成的层状结合体即为膜电极。通过该方法制备的膜电极拥有三维网络结构,孔隙分布均匀,孔径集中,催化层活性面积明显增大,电池的输出功率密度显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直接甲醇燃料电池材料的制备方法,属于直接甲醇燃料电池的高 效膜电极组件结构和制造

技术介绍
直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种将储存在燃料(甲醇)和氧化剂(氧气或空气)中 的化学能直接转化为电能的发电装置,其显著的优点是燃料来源丰富、成本低廉,能量密 度较高,电池工作时燃料直接进料,无需重整处理,结构简单,响应时间短,操作方便,易携 带和储存,是便携式电子设备、移动电话、摄像机和电动汽车理想的动力源,被认为最有可 能实现商业化的应用。膜电极(MEA)是燃料电池中电化学反应的唯一场所,是保证电化学反应能高效运 行的核心部件,同时它还是物质传递、电化学反应发生的重要场所。膜电极是由阳极的支撑 层、微孔层、催化剂层、质子交换膜(Nafion膜)、阴极的催化剂层、微孔层、支撑层依次排列 构成的层状叠合体,其制备工艺直接影响到膜电极的微观结构和电池性能。扩散层一般采 用憎水处理过的碳纸或碳布,催化层为Pt黑或PtRu黑。为了使电化学反应顺利进行,高效 膜电极组件必须具备反应物、产物以及质子、电子的连续通道,而具体到制备工艺,其目标 是制备出三维网络结构的催化层。膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法,其特征在于包括如下过程:1)催化剂浆料的制备:选择PtRu Black催化剂做为阳极催化剂, Pt Black催化剂做为阴极催化剂,采用5wt%Nafion 溶液做粘结剂,丙醇作分散剂,分别混合配制阳极和阴极催化剂浆料,其中,阴、阳极催化剂载量均为1-4mg/cm[2];然后冰浴超声分散均匀;整个过程从称量催化剂、浆料配制、超声均匀都在惰性气体氛围中进行;2)催化层的制备:在惰性气体氛围中,将附有转移介质的平板加热器升温并控制到恒定温度,将催化剂浆料以惰性气体为动力源超声喷涂到转移介质上,自然晾干;3)控温加热立体化:将载有催化层的转移介质CCM...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:王新东刘桂成王一拓王萌苗睿瑛吴珺李建玲赵婷婷
申请(专利权)人:北京科技大学
类型:发明
国别省市:11

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