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一种基于非磺酸基亲水纳米孔道聚合物膜的燃料电池及其制备方法技术

技术编号:8106995 阅读:300 留言:0更新日期:2012-12-21 06:37
本发明专利技术属于聚合物电解质燃料电池技术领域,特别涉及一种基于非磺酸基亲水纳米孔道聚合物膜的燃料电池及其制备方法。所述燃料电池的中部竖直方向上设置1层聚合物膜,在聚合物膜两侧分别设置一层气体扩散层;在2个气体扩散层内,紧靠聚合物膜两侧表面分别设置一层催化剂层;在2个气体扩散层外侧表面上分别设置一个气体通道;在2个气体扩散层上部分别设置1个阳极和1个阴极。通过将催化剂、聚合物电解质材料和分散剂以合适比例混合,将配制好的催化剂混合物均匀地制备在预处理的多孔质子交换膜的两侧,用碳纸分别盖住聚合物膜催化剂层后热压制成膜电极组件,来组装成燃料电池。本发明专利技术生产工艺简单,成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚合物电解质燃料电池
,特别涉及。
技术介绍
燃料电池是一种将燃料(通常为氢气及有机小分子等)中储存的化学能直接转变成电能的装置。其能量转变过程中没有气体污染,是一种对环境友好的可持续型能源。并且它的功率密度高、能量转换效率高、工作温度低、启动快,也与微加工和微流体技术相兼容,具备广泛的应用前景。燃料电池的核心部件之一是质子交换膜,即聚合物电解质,其在电池中既被用作燃料与氧化剂之间的隔膜、也被用作将质子从阳极传输到阴极的电解质,是电池内部质子传递的媒介,对电子是绝缘的,是一种选择透过性的功能高分子膜。质子交换膜的好坏对于燃料电池性能的高低和寿命长短起着举足轻重的作用。目前应用广泛的质子交换膜是商业化的全氟磺酸膜,如美国DuPont公司生产的Nafion (全氟磺酸聚四氟乙烯)系列质子交换膜,美国Dow Chemical公司生产的短支链全氟磺酸型质子交换膜(Dow膜)、日本的Asahi Glass公司生产的长支链全氟磺酸型质子交换膜(Fleimon膜)等,其中以Nafion膜应用最为广泛。从分子结构而言,Nafion类质子交换膜的亲水磺酸基在侧链上,而主链上是高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非磺酸基亲水纳米孔道聚合物膜的燃料电池,其特征在于:所述燃料电池由聚合物膜(1)、催化剂层(2)、气体扩散层(3)、气体通道、阳极(7)和阴极(8)组成;在燃料电池中部竖直方向上设置1层聚合物膜(1),所述聚合物膜(1)为一种本体亲水的多孔膜,且不含磺酸基,含有羟基、羧基和环氧基团中的一种或多种;在聚合物膜(1)两侧分别设置一层气体扩散层(3),并分别与聚合物膜(1)相连;在2个气体扩散层(3)内,紧靠聚合物膜(1)两侧表面分别设置一层催化剂层(2);在2个气体扩散层(3)外侧表面上分别设置一个气体通道;在2个气体扩散层(3)上部分别设置1个阳极(7)和1个阴极(8),阳极和阴极的顶端...

【技术特征摘要】
1.一种基于非磺酸基亲水纳米孔道聚合物膜的燃料电池,其特征在于所述燃料电池由聚合物膜(I)、催化剂层(2)、气体扩散层(3)、气体通道、阳极(7)和阴极(8)组成;在燃料电池中部竖直方向上设置I层聚合物膜(1),所述聚合物膜(I)为一种本体亲水的多孔膜,且不含磺酸基,含有羟基、羧基和环氧基团中的一种或多种;在聚合物膜(I)两侧分别设置一层气体扩散层(3),并分别与聚合物膜(I)相连;在2个气体扩散层(3)内,紧靠聚合物膜(I)两侧表面分别设置一层催化剂层(2);在2个气体扩散层(3)外侧表面上分别设置一个气体通道;在2个气体扩散层(3)上部分别设置I个阳极(7)和I个阴极(8),阳极和阴极的顶端位于电池外部。2.根据权利要求I所述的一种基于非磺酸基亲水纳米孔道聚合物膜的燃料电池,其特征在于所述聚合物膜(I)的平均孔径为20 ηπΓ5 μ m;其中,其平均孔径为20 nnT200 nm时,其孔密度不少于IO8个/cm2;其平均孔径为200 ηπΓ μ m时,其孔密度不少于IO7个/cm2 ;其平均孔径为I μ πΓ5 μπι时,其孔密度不少于IO6个/cm2。3.—种如权利要求I所述的燃料电池的制备方法,其特征在于,该方法的具体步骤如下 a.将聚合物膜在...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙宏宇罗俊朱静
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:

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