[發明專利]用于燃料電池的膜-電極組件、其制法和燃料電池系統

有效

• 申請號: 201010574015.0
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102195046A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 金熙卓;曹誠庸;金泰允;韓相日;宋佳映;蔡根錫;閔明基
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/06;H01M8/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

1.用于燃料電池的膜-電極組件，包括：

聚合物電解質膜；

設置于所述聚合物電解質膜上的粘合層；和

形成以與所述粘合層部分交疊的催化劑層，

其中所述聚合物電解質膜、所述粘合層和所述催化劑層置于陰極基板和陽極基板之間。

2.權利要求1的膜-電極組件，其中所述催化劑層為陰極催化劑層。

3.權利要求1的膜-電極組件，其中所述催化劑層為陽極催化劑層。

4.權利要求1的膜-電極組件，其中所述粘合層填充所述催化劑層的表面處的孔和填充在所述催化劑層表面下的孔至預定深度。

5.權利要求1的膜-電極組件，其中所述粘合層具有20nm～1,000nm的平均厚度。

6.權利要求1的膜-電極組件，其中與所述粘合層部分交疊的催化劑層部分的平均厚度為所述催化劑層厚度的1％～10％。

7.權利要求1的膜-電極組件，其中所述粘合層由選自用于所述催化劑層的粘結劑、用于所述聚合物電解質膜的聚合物、以及其組合的聚合物形成。

8.權利要求1的膜-電極組件，其中所述粘合層由質子傳導全氟聚合物形成。

9.權利要求1的膜-電極組件，其中所述催化劑層包括選自如下的金屬催化劑：鉑、釕、鋨、鉑-釕合金、鉑-鋨合金、鉑-鈀合金、鉑-M合金以及其組合，M為選自如下的過渡元素：Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、以及其組合。

10.權利要求1的膜-電極組件，其中所述聚合物電解質膜由聚合物形成，所述聚合物包括質子傳導基團和選自如下的主鏈：亞芳基醚、亞芳基砜、亞芳基硫醚、苯并咪唑、酰亞胺、醚酰亞胺、亞芳基醚砜、亞芳基醚酮、亞芳基醚-醚酮、苯基喹喔啉、以及其組合。

11.權利要求1的膜-電極組件，其中所述聚合物電解質膜由包括由下列化學式1表示的結構單元的聚合物形成：

其中在以上化學式1中，

X₁～X₈選自O、S、CO、SO₂和CRR’，其中R和R’為氫、C1～C10烷基或C1～C10氟烷基，

Y₁～Y₄選自氫、C₁～C₁₀烷基、C₁～C₁₀氟烷基或質子傳導基團，其中Y₁～Y₄的至少一個為質子傳導基團，

n1～n4為1～4的整數，

R₁～R₄為氫、C₁～C₁₀烷基、或C₁～C₁₀氟烷基，

m1～m4為1～4的整數，和

x為10摩爾％～90摩爾％。

12.制造權利要求1-11任一項的用于燃料電池的膜-電極組件的方法，包括：

在設置于陰極或陽極上的催化劑層上設置粘合層以使所述催化劑層與所述粘合層部分交疊；和

在所述粘合層上形成聚合物電解質膜。

13.權利要求12的方法，其中使用凝膠相粘合層組合物設置所述粘合層。

14.權利要求12的方法，其中所述粘合層通過噴涂設置于所述催化劑層上。

15.燃料電池系統，包括：

至少一個電發生器；和

燃料供應器和氧化劑供應器，

其中所述電發生器包括隔板和權利要求1～11中任一項的用于燃料電池的膜-電極組件。

16.燃料電池堆，其包括電發生器，其中所述電發生器包括夾在兩個隔板之間的權利要求1～11中任一項的膜-電極組件。