[發(fā)明專利]包含自交聯(lián)離子聚合物的燃料電池催化層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010540700.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111755702B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)君君;張維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄂爾多斯市國(guó)科能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86;H01M4/88;H01M4/92
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種包含自交聯(lián)離子聚合物的燃料電池催化層的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

1）將全氟磺酰氟樹(shù)脂和碳載鉑均勻分散在溶劑中，然后通入氨氣，使所述全氟磺酰氟樹(shù)脂中的磺酰氟基團(tuán)轉(zhuǎn)化為磺酰胺基團(tuán)，形成前體分散液；所述全氟磺酰氟樹(shù)脂為端基為磺酰氟基團(tuán)的全氟乙烯基醚的均聚物；

2）向所述前體分散液中加入所述端基為磺酰氟基團(tuán)的全氟乙烯基醚的二聚體以及三甲胺或三乙胺，微波處理使得所述全氟磺酰氟樹(shù)脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，接著調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至3~5，得到催化層分散液；

3）將所述催化層分散液應(yīng)用在聚合物電解質(zhì)膜上，形成燃料電池催化層；

所述全氟磺酰氟樹(shù)脂的質(zhì)量與全氟磺酰氟樹(shù)脂中磺酰氟基團(tuán)的摩爾量之比為300g/mol~550g/mol；

所述端基為磺酰氟基團(tuán)的全氟乙烯基醚的分子式為CF₂＝CFOCF₂(CF₂)_nSO₂F，其中，n=1~5；

步驟2）中加入的所述端基為磺酰氟基團(tuán)的全氟乙烯基醚的二聚體與步驟1）中加入的所述全氟磺酰氟樹(shù)脂的質(zhì)量比為1:20~25；步驟2）中加入的所述三甲胺或三乙胺與步驟1）中加入的所述全氟磺酰氟樹(shù)脂的質(zhì)量比為1:12~15；

步驟2）中，所述微波處理的頻率為1.5~2GHz，輸出功率為800~1500W，處理時(shí)間為60~90分鐘；

步驟2）還包括在將調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至3~5后加入還原型谷光甘肽或三勝肽，使步驟3）中所述催化層中還原型谷光甘肽或三勝肽的含量為5mg/cm²~20mg/cm²。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含自交聯(lián)離子聚合物的燃料電池催化層的制備方法，其特征在于，步驟1）中，所述溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亞砜和乙腈中的一種或多種的組合與異丙醇和水的混合溶劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含自交聯(lián)離子聚合物的燃料電池催化層的制備方法，其特征在于，步驟3）中，所述燃料電池催化層中離子聚合物的含量為20wt%~25wt%，鉑的含量為0.1~0.3mg/cm²。