[發明專利]氧還原催化劑元件、其生產方法及其用途

在審

• 申請號: 201680018556.0
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN107771364A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: R·I·謝克特爾;亞伊爾·海姆·維杰斯鮑姆;L·埃謝德
• 申請（專利權）人: 埃墨伏希有限公司
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M8/16
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 卓曉曦,鄭霞

1.一種氧還原催化劑元件，包括帶有多孔層的水不可滲透、氣體可滲透的膜，所述水不可滲透、氣體可滲透的膜被涂覆在所述氧還原催化劑元件的至少一部分上，所述多孔層包含非離子聚合物和至少一種氧還原催化顆粒材料的混合物。

2.如權利要求1所述的催化劑元件，其中所述非離子聚合物包括選自由以下組成的組的聚合物：聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSU)及其任何組合。

3.如權利要求1或2所述的催化劑元件，其中所述非離子聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。

4.如權利要求1至3中任一項所述的催化劑元件，其中所述氧還原催化顆粒材料包括金屬實體。

5.如權利要求4所述的催化劑元件，其中所述金屬實體是呈選自純金屬、金屬合金、金屬氧化物以及有機金屬材料的形式。

6.如權利要求1至5中任一項所述的催化劑元件，包括選自由以下組成的組的導電性增強劑：石墨粉末、石墨纖維、炭黑、活性炭、石墨晶須、碳納米管及其組合。

7.如權利要求1至6中任一項所述的催化劑元件，其中所述導電性增強劑包括活性炭布。

8.如權利要求1至7中任一項所述的催化劑元件，其中所述多孔層包含在0.1μm和10μm之間的范圍內的孔。

9.如權利要求1至8中任一項所述的催化劑元件，其中所述水不可滲透且氣體可滲透的膜包含選自由聚烯烴和/或聚酯聚合物組成的組的聚合物。

10.如權利要求1至9中任一項所述的催化劑元件，其中所述水不可滲透、氣體可滲透的膜涂覆有至少一種另外的聚合物。

11.如權利要求10所述的催化劑元件，其中所述至少一種另外的聚合物選自由以下組成的組：丙烯酸烷基酯、二烷基共聚物、聚甲基戊烯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、基于丙烯的彈性體(PBE)、乙烯α-烯烴共聚物。

12.根據權利要求1至11中任一項所述的氧還原催化劑元件，用作陰極。

13.一種生產氧還原催化劑元件的方法，所述方法包括：

a.將非離子聚合物與至少一種氧還原催化顆粒材料混合以形成混合物；

b.將所述混合物與包含至少一種有機溶劑的溶劑體系混合以形成墨汁；

c.將所述墨汁應用到水不可滲透、氣體可滲透的膜上以形成涂覆的膜；

d.將墨汁涂覆的膜浸沒到液體載體中持續足以允許所述墨汁凝結在所述膜上的時間；

e.除去所述液體載體。

14.如權利要求13所述的方法，其中所述非離子聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。

15.如權利要求13或14所述的方法，其中所述氧還原催化顆粒材料是選自以下的金屬實體：純金屬、金屬合金、金屬氧化物和有機金屬化合物及其組合。

16.如權利要求13至15中任一項所述的方法，其中所述溶劑體系包含主要溶劑和稀釋劑，主要溶劑和稀釋劑同時地或順序地與所述混合物混合。

17.如權利要求16所述的方法，其中所述主要溶劑包括有機極性溶劑。

18.如權利要求17所述的方法，其中所述極性溶劑選自由以下組成的組：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲亞砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)及其任何組合。

19.如權利要求15至18中任一項所述的方法，其中所述非離子聚合物與所述主要溶劑之間的比率是在1:5至1:10的范圍內。

20.如權利要求13至19中任一項所述的方法，其中除了所述主要溶劑之外，所述溶劑體系包含稀釋劑。

21.如權利要求20所述的方法，其中所述稀釋劑選自由以下組成的組：酮、酯、醇、乙酸烷基酯及其任何組合。

22.如權利要求20至21中任一項所述的方法，其中所述稀釋劑選自由以下組成的組：四氫呋喃、丙酮、乙酸烷基酯、2-乙氧基乙醇。

23.如權利要求13至22中任一項所述的方法，包括將所述非離子聚合物和所述至少一種氧還原催化顆粒材料與導電性增強劑混合。