[發(fā)明專利]基于納米壓印技術(shù)的有序納米結(jié)構(gòu)膜、有序納米結(jié)構(gòu)膜電極的制備及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310077628.7
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103199268A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊輝;浦龍娟;李雪梅;蔣晶晶;袁婷;鄒志青;張海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M8/02;G03F7/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

1.一種制備有序納米結(jié)構(gòu)膜的方法，為采用納米壓印技術(shù)，利用表面具有有序納米結(jié)構(gòu)圖案的硬模板對離子交換膜進行壓印，在離子交換膜上形成與硬模板上的圖案互補的有序納米結(jié)構(gòu)，脫模，即獲得所述有序納米結(jié)構(gòu)膜。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓印的條件為：溫度為室溫至200℃，壓力為10～60Mpa，加壓時間0.5～60min。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬模板選自多孔硅模板、多孔氮化硅模板、多孔氧化鋁模板、玻璃模板、多孔金模板或復(fù)合模板。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子膜的厚度為20～300μm；所述硬模板上有序納米結(jié)構(gòu)圖案的深度為30nm～30μm。

5.一種有序納米結(jié)構(gòu)膜，為采用權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述方法制備獲得。

6.一種制備有序納米結(jié)構(gòu)膜電極的方法，包括以下步驟：

1）采用權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述方法制備有序納米結(jié)構(gòu)膜；

2）在步驟1）制備的有序納米結(jié)構(gòu)膜的兩側(cè)涂覆催化劑，獲得催化劑涂覆的有序納米結(jié)構(gòu)膜，即為有序納米結(jié)構(gòu)膜電極。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟1）所述有序納米結(jié)構(gòu)膜為只有膜的一側(cè)具有有序納米結(jié)構(gòu)的單面有序納米結(jié)構(gòu)膜或者膜的兩側(cè)均具有有序納米結(jié)構(gòu)的雙面有序納米結(jié)構(gòu)膜。

8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2）所述催化劑為貴金屬或貴金屬的合金。

9.一種有序納米結(jié)構(gòu)膜電極，為采用權(quán)利要求6-8任一權(quán)利要求所述方法制備獲得。

10.一種制備膜電極集合體的方法，包括以下步驟：

1）有序納米結(jié)構(gòu)膜的制備：采用權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述方法在離子交換膜的一側(cè)或兩側(cè)進行納米壓印，獲得有序納米結(jié)構(gòu)離子交換膜；

2）催化劑的涂覆：在步驟1）所述有序納米結(jié)構(gòu)離子交換膜兩側(cè)分別涂覆催化劑，獲得催化劑涂覆的有序納米結(jié)構(gòu)膜；

3）支撐層負載的氣體擴散層的制備：采用聚四氟乙烯疏水處理的碳紙作為支撐層，在支撐層上涂覆微孔層漿液，形成支撐層負載的氣體擴散層；

4）膜電極集合體的組裝：在步驟2）所述催化劑涂覆的有序納米結(jié)構(gòu)膜的兩側(cè)分別設(shè)置步驟3）所述支撐層負載的氣體擴散層，由上至下按照陽極支撐層、陽極氣體擴散層、催化劑涂覆的有序納米結(jié)構(gòu)膜、陰極氣體擴散層、陰極支撐層的順序進行組裝，獲得膜電極集合體。

11.權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述制備有序納米結(jié)構(gòu)膜的方法、權(quán)利要求5所述有序納米結(jié)構(gòu)膜、權(quán)利要求6-8任一權(quán)利要求所述制備有序納米結(jié)構(gòu)膜電極的方法、權(quán)利要求9所述有序納米結(jié)構(gòu)膜電極、權(quán)利要求10所述制備膜電極集合體的方法在離子交換膜燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用。