[發明專利]表征燃料電池用Pt/C催化劑表面聚合物電解質覆蓋度的方法

有效

• 申請號: 201910913015.X
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110649294B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 李光偉;臧振明;韓志佳;許亭;張揚;姜煒;邢丹敏
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0444
• 分類號: H01M8/0444;G01N27/48
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

1.表征燃料電池用Pt/C催化劑表面聚合物電解質覆蓋度的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

（1）采用氮氣吸脫附法測試粉體狀態下催化劑的比表面積S₁；

（2）采用Pt/C催化劑和Nafion^?溶液配制成漿料在質子交換膜表面制備催化層，并與氣體擴散層熱壓制成燃料電池膜電極組件；

或者，采用Pt/C催化劑和Nafion^?溶液配制成漿料在氣體擴散層表面制備催化層，并與質子交換膜熱壓制成燃料電池膜電極組件；

（3）采用步驟（2）制得的燃料電池膜電極組件組裝單電池，對單電池進行循環伏安曲線測試；掃描范圍為0.1V~1.0V，掃描速度V為0.05V/s；

（4）通過氫吸附區域積分面積求得Pt/C催化劑中Pt的比表面積S_Pt；根據循環伏安曲線計算催化層中的雙電層電容，進一步計算得出催化層中碳載體的比表面積S_C；

對循環伏安曲線中對應陰影部分進行積分所得面積S，可得Pt/C中Pt的比表面積S_Pt=S/(a·V·m)，從而可得由Pt所引起的雙電層電容C_Pt=C_S(Pt)·S_Pt·m，其中a=210μC/cm²為氫吸附經驗參數，m為催化層中Pt載量，C_S(Pt)為Pt面積比電容；

選取循環伏安曲線中0.45V對應的電流密度最大值I_max和電流密度最小值I_min ，則單位電壓dV產生的充電電荷Q=1/2(I_max -I_min)·dV/V，從而由Pt和C二者引起雙電層電容C_Pt/C=Q/dV=1/2(I_max -I_min)/V，可得由碳載體所引起的雙電層電容C_C =C_Pt/C-C_Pt；

催化層中碳載體比表面積S_C=C_C/(n·C_S(C))，其中n為催化層中碳載量，C_S(C)為C面積比電容；

（5）通過循環伏安曲線方法在線表征催化層中Pt的比表面積S_Pt和碳的比表面積S_C，以二者之和（S_Pt+S_C）與粉體狀態下催化劑的比表面積S₁的比值求得催化層中催化劑表面聚合物電解質覆蓋度θ_ion，即θ_ion =(S_Pt +S_C)/S₁。