[發(fā)明專利]制備膜電極組件的方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200780007811.2 | 申請日： | 2007-01-30 |
| 公開（公告）號： | CN101395750A | 公開（公告）日： | 2009-03-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | R·馬赫;D·S·德哈恩 | 申請（專利權(quán)）人： | BDFIP控股有限公司 |
| 主分類號： | H01M8/02 | 分類號： | H01M8/02;H01M4/88;H01M8/10 |
| 代理公司： | 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 | 代理人： | 陳季壯 |
| 地址： | 加拿大不列*** | 國省代碼： | 加拿大;CA |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 制備 電極 組件 方法 | ||
相關(guān)申請的交叉參考
根據(jù)35U.S.C.§119(e)，本申請要求2006年1月31日提交的美 國臨時申請No.60/＿＿＿(以前的美國申請No.11/343963，通過請求， 之后轉(zhuǎn)化成2007年1月17日提交的臨時申請)，和2007年1月26 日提交的美國專利申請No.11/＿＿＿的權(quán)益，這些申請在此通過參考 全文引入。
發(fā)明背景
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及制備膜電極組件的方法，更具體地，涉及具有改進粘 合性的膜電極組件。
相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的說明
電化學燃料電池將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化成電。固體聚合物電化學燃 料電池通常使用膜電極組件，所述膜電極組件包括置于兩個電極之間 的離子交換膜或固體聚合物電解質(zhì)，和典型地含多孔導電材料，例如 碳纖維紙張或碳布的陽極和陰極電極。膜電極組件典型地在每一膜電 極的界面處包括一般為微細地研碎的鉑形式的催化劑層，以誘導所需 的電化學反應(yīng)。在操作中，電連接電極，以便在電極之間通過外電路 傳導電子。典型地，許多膜電極組件串聯(lián)地電相連，形成具有所需功 率輸出的燃料電池層疊體。
膜電極組件典型地插入兩個導電的雙極流場板或隔板之間，其中 雙極流場板可由碳、石墨和金屬材料組成。這些雙極流場板充當繼電 器，提供電極支持，并提供反應(yīng)物和產(chǎn)物的通路。這種雙極流場板包 括流體流動的通道以分別導引燃料和氧化劑反應(yīng)物流體到膜電極組件 的陽極和陰極電極上，并除去過量的反應(yīng)物流體和反應(yīng)產(chǎn)物，例如在 燃料電池操作過程中形成的水。
制備膜電極組件的典型方法包括下述步驟：施加催化劑層到油墨 或淤漿形式的氣體擴散層上，所述油墨或淤漿含有在合適的液體載體 內(nèi)混合的粒狀物和溶解的固體。然后除去或蒸發(fā)固體，留下粒狀物層 和分散的固體在氣體擴散層表面上，形成陽極或陰極電極。陽極電極 和陰極電極然后與置于器件的離子交換膜典型地在熱和壓力下一起粘 結(jié)，使得電極中的催化劑層面向離子交換膜，形成膜電極組件。或者， 陽極催化劑和陰極催化劑的層可涂布在離子交換膜的相對表面上，形 成催化劑涂布或催化的膜，然后與多孔的陽極和陰極氣體擴散層一起 粘結(jié)，形成膜電極組件。
然而，已發(fā)現(xiàn)，當使用催化劑涂布的膜制備膜電極組件時，氣體 擴散層粘合到催化劑層上是不足的。過去解決這一問題的各種方法是 在氣體擴散層和催化劑涂布的膜中的催化劑層之間添加額外的粘合 層，例如離聚物或離聚物和導電顆粒(例如碳粒)的混合物的層，以改 進粘合性。然而，這將增加在膜電極組件的制備工藝中成本和復(fù)雜性， 且也可對在操作過程中燃料電池的水管理具有影響。
考慮到這些問題，仍需要改進制備膜電極組件的方法。本發(fā)明解 決可這些問題并提供進一步有關(guān)的優(yōu)點。
發(fā)明簡述
在本發(fā)明的一個實施方案中，陽極氣體擴散層(下文稱為“GDL”) 與聚合物電解質(zhì)膜(下文稱為“PEM”)的第一表面相鄰地布置，以便陽 極催化劑置于其間，而陰極GDL與PEM的相對第二表面相鄰地布置， 以便陰極催化劑置于其間，形成未粘結(jié)的膜電極組件(下文稱為 “MEA”)。任選地，可在未粘結(jié)的MEA組件之間放置粘合劑層，以改 進其粘合性。
在粘結(jié)之前，將含液體的一塊吸收劑材料置于未粘結(jié)的MEA的至 少一側(cè)上，形成粘結(jié)的組件。該液體可以是例如水或有機液體，或其 混合物，且可進一步含有任選的添加劑，例如表面活性劑。然后加熱 該粘結(jié)組件，直到粘結(jié)MEA組件中的至少兩個，并從吸收劑材料中除 去至少一部分液體。
在一個實施方案中，MEA部件可包括置于陽極GDL和陰極GDL之 間的催化劑涂布的膜(下文稱為“CCM”)?；蛘?，MEA部件可包括陽極 電極、陰極電極和置于其間的PEM。在另一替代方案中，MEA部件可包 括半-CCM，其中半-CCM含有陽極催化劑和陰極催化劑中的至少一種。
在進一步的實施方案中，在粘結(jié)之前，可將通氣(venting)片材貼 著吸收劑材料的外表面放置。
在另一實施方案中，MEA可另外置于壓力下，進一步進行MEA部 件中的至少兩個的粘結(jié)。
在再進一步的實施方案中，可在未粘結(jié)的MEA和/或粘結(jié)組件的組 裝過程中抽真空。
根據(jù)附圖和下述詳細說明，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而 易見。
附圖簡述
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于BDFIP控股有限公司，未經(jīng)BDFIP控股有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/200780007811.2/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
