[發明專利]燃料電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201711108387.2
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN109244513B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 宋愈正;金元中;全基雄;鄭連植
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社;韓國科學技術院
• 主分類號: H01M8/1018
• 分類號: H01M8/1018;H01M8/1069;H01M8/0612
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;唐瑞庭

本發明涉及燃料電池及其制備方法，其中所述燃料電池可包括：用于向燃料電池堆供應氫氣的燃料供應單元，用于向燃料電池堆供應空氣的空氣供應單元，以及使用由燃料供應單元和空氣供應單元供應的氫氣和空氣來產生能量的燃料電池堆；其中燃料電池堆具有網狀結構并且包括含約0.1至1重量％的聚環氧乙烷(PEO)的導電聚合物電極，所述聚環氧乙烷具有約1000至6000kg/mol的分子量。

技術領域

本發明涉及燃料電池及其制備方法。

背景技術

燃料電池是通過燃料電池堆中的電化學反應將燃料(氫、甲醇、煤、天然氣、石油等)的化學能直接轉化為電能的裝置。燃料電池技術具有比傳統發電技術更高的發電效率。此外，燃料電池能夠同時產生電力和熱量，并同時減少污染物的排放。

發明內容

本發明提供一種燃料電池以及制備該燃料電池的方法，所述燃料電池包括具有以網狀形式排列的孔的導電聚合物電極。

本發明的其它方面將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地從描述中將是顯而易見的，或者可以通過本公開的實踐來了解。

根據本發明的一個方面，在本文中提供一種燃料電池，其包括：用于向燃料電池堆供應氫氣的燃料供應單元，用于向燃料電池堆供應空氣的空氣供應單元，以及使用由燃料供應單元和空氣供應單元供應的氫氣和空氣來產生能量的燃料電池堆；其中所述燃料電池堆具有網狀結構并且包括含約0.1至1重量％的聚環氧乙烷(PEO)的導電聚合物電極，所述聚環氧乙烷具有約1000至6000kg/mol的分子量。

在各種示例性實施方案中，導電聚合物可以包含選自聚苯胺、聚(鄰-甲氧基苯胺)、聚吡咯、聚(3,4-亞乙基二氧噻吩)、聚噻吩、聚(對-亞苯基)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚(3-甲基噻吩)和聚(對-亞苯基亞乙烯基)(poly(p-phenylenevinylene))中的至少一種。

在某些實施方案中，導電聚合物電極可以具有約50nm至約2μm的周期，約20nm至約500nm的通道直徑，約0.2μm至約1.6μm的深度，以及約0.5至約3的縱橫比。

根據本發明的另一方面，在本文中提供一種制備燃料電池的方法，其包括以下步驟：使用含約0.1重量％至約1重量％的聚環氧乙烷(PEO)的導電聚合物混合物制備導電聚合物膜，所述聚環氧乙烷具有約1000至約6000kg/mol的分子量；以及處理導電聚合物膜以使得導電聚合物膜具有網狀形狀。

此外，在這里描述的導電聚合物可以包含選自聚苯胺、聚(鄰-甲氧基苯胺)、聚吡咯、聚(3,4-亞乙基二氧噻吩)、聚噻吩、聚(對-亞苯基)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚(3-甲基噻吩)和聚(對-亞苯基亞乙烯基)中的至少一種。

在某些實施方案中，制備導電聚合物膜的步驟可以包括制備包含導電聚合物和PEO的混合物，以及旋轉涂布所制備的混合物。

在特定的實施方案中，制備導電聚合物膜的步驟還可包括酸處理。

在各種示例性實施方案中，旋轉涂布的步驟可以包括以約800rpm的速度旋轉涂布混合物約40秒。

在各種示例性實施方案中，制備導電聚合物膜的步驟還可以包括干燥和熱處理，以改進導電聚合物膜對水的穩定性。

在某些實施方案中，處理導電聚合物膜的步驟可以包括在導電聚合物膜的一個表面上制備網狀形狀的掩模，以及對其上制備有掩模的導電聚合物膜進行蝕刻以產生網狀形狀的電極。

在各種示例性實施方案中，處理導電聚合物膜的步驟還可以包括使用納米轉移印刷工藝制備網狀類型的掩模。