[發(fā)明專利]用質(zhì)子交換膜和液體電解質(zhì)電池處理納米顆粒的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410043287.6
• 申請日: 2008-12-11
• 公開（公告）號: CN103779596A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.張;S.G.顏;F.T.沃納
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M4/92
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;楊思捷

本申請是分案申請，其母案的申請日為2008年12月11日、申請?zhí)枮?00810191163.7，名稱為“用質(zhì)子交換膜和液體電解質(zhì)電池處理納米顆粒的方法”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及的領(lǐng)域包括處理納米顆粒的方法。

背景技術(shù)

大量納米顆粒的電化學處理，包括納米顆粒的涂敷、剝離、氧化、還原、清洗、脫合金成分等，久已是該技術(shù)在許多領(lǐng)域如燃料電池、電池和非均相催化中更廣泛應(yīng)用的技術(shù)屏障。迄今為止，上述電化學處理已經(jīng)導(dǎo)致了納米顆粒的不均勻處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個實施方式包括一種使用電化學電池的方法，該電化學電池包括液體電解質(zhì)、其上支撐有納米顆粒的工作電極、對電極以及完全分離工作電極側(cè)的液體電解質(zhì)和對電極側(cè)的液體電解質(zhì)的聚合物電解質(zhì)膜。

本發(fā)明的其它示例性實施方式通過以下提供的詳細描述而變得顯而易見。應(yīng)當理解，盡管公開了本發(fā)明的示例性實施方式，但該詳細描述和實施例只是例示的目的，并不旨在限制本發(fā)明的范圍。

附圖說明

本發(fā)明的示例性實施方式將從詳細描述和所附附圖中得以更充分的理解，其中：

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明一實施方式的電極化學電池。

圖2是本電池設(shè)計和普通電化學電池得到的支撐在石墨化碳上的鉑在1.2V(RHE)的預(yù)氧化曲線對照圖示。

圖3是包含在石墨化碳上1.4V預(yù)處理的Pt作為陰極催化劑的膜電極組裝(MEAs)和在石墨化碳上未處理的Pt催化劑的MEAs的燃料電池性能數(shù)據(jù)的對照圖示。

圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的多電池。

具體實施方式

下列實施方式的描述本質(zhì)上僅僅是示例，決不旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的電化學電池10，該電化學電池10可包括容納液體電解質(zhì)14的容器12。該液體電解質(zhì)14可為含水的酸溶液，例如包括高氯酸、硫酸或磷酸。該液體電解質(zhì)也可為任意的鹽溶液，像硫酸銅、硫酸鉛、硝酸銅或鹽溶液和酸溶液的組合。容器12可由任意種類的材料例如PTFE、玻璃或其它耐酸材料制成。電化學電池10可包括工作電極16和對電極22。工作電極16和對電極22的適合材料包括但不限于金屬如Pt、Au或石墨。工作電極16和對電極22可為網(wǎng)狀形式。該網(wǎng)狀材料起到了增大接觸面積并減少質(zhì)量輸運阻力的作用。電化學電池10包括待處理的納米顆粒20，其可分布在基底材料18如第一碳布上。納米顆粒20是導(dǎo)電的且可以是固體顆粒、具有空芯的殼體或成束的聚集顆粒。例如，納米顆粒20可包括但不限于碳、Pt或Pt合金、Ni或其它金屬、TiO₂、或?qū)щ姎んw。第一碳布18的作用是增大納米顆粒和支撐材料之間的接觸面積。支撐材料或第一碳布18進一步由工作電極16支撐，工作電極可為網(wǎng)狀材料，包括例如鉑、金或石墨。第二鉑網(wǎng)和第二碳布24用作對電極。對電極可包含分布到該碳布上的一層Pt/C納米顆粒或鉑黑。這些Pt/C納米顆粒的作用是增大對電極22的活性表面面積。根據(jù)發(fā)生在對電極22上的電化學反應(yīng)，對電極的材料也可為Cu、Pb、Ag或其它金屬或金屬合金。對網(wǎng)狀工作電極16、覆蓋其上的第一碳布18和網(wǎng)狀對電極22以及在其下的第二碳布24的布置減小了電池內(nèi)的電阻，所述電阻會使得工作電極16和對電極22上的電壓分布不均勻。在厚度方向的電阻非常小。

聚合物電解質(zhì)膜26插入支撐材料18和對電極22之間，以使聚合物電解質(zhì)膜用來分離電池10的工作電極室7和對電極室9，其中聚合物電解質(zhì)膜26將電池10的工作電極室7中的液體電解質(zhì)14與對電極室9中的液體電解質(zhì)14完全分離。第二碳布24可插入對電極22和聚合物電解質(zhì)膜26之間，第二碳布24的作用是減小鉑網(wǎng)施加在膜上的應(yīng)力。在包括一層Pt/C納米顆粒或鉑黑作為對電極22的一部分的情況下，第二碳布同時也起支撐Pt/C納米顆粒的作用。

在本發(fā)明的一實施方式中，工作電極16、第一碳布18、納米顆粒20、膜26和非必需的第二碳布24以及對電極22全部由容器12支撐。這防止了對材料如膜26的損壞。