[發(fā)明專利]一種制備有序化燃料電池膜電極的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011203661.6 | 申請日： | 2020-11-02 |
| 公開（公告）號： | CN112310416B | 公開（公告）日： | 2021-09-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 鄭鑫;鄭樹春;范月華;蔣鵬;印旭超 | 申請（專利權(quán)）人： | 馬鞍山安慧智電子科技有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/88 | 分類號： | H01M4/88;H01M4/90;H01M4/92;H01M8/1004;H01M8/1016;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 合肥正則元起專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34160 | 代理人： | 周衛(wèi) |
| 地址： | 243000 安徽省馬*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 制備 有序 燃料電池 電極 方法 | ||
1.一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，是由鎳碳為生長基底生長鉑納米線作為膜電極的陰極催化劑，其特征在于，包括如下步驟：
第一步、純乙醇體系下制備鎳碳，稱取碳黑，加入乙醇溶液，冰水浴中超聲分散，再加入三乙胺、六水合氯化鎳和乙醇混合溶液，超聲分散30min后，邊磁力攪拌邊滴加硼氫化鈉和乙醇的混合溶液，反應(yīng)1h后，滴加濃鹽酸，然后過濾、洗滌，真空干燥箱中60℃干燥30min；
第二步、制備生長基底，取兩等份干燥的鎳碳材料和一等份碳黑，以乙醇作為溶劑，加入和各組份中碳黑的不同質(zhì)量比全氟磺酸質(zhì)子膜溶液，形成漿料①、漿料②和漿料③，冰水浴中超聲分散30min后，漿料①，漿料②和漿料③依次均勻涂布到轉(zhuǎn)印介質(zhì)特氟龍布上，真空干燥箱中60℃干燥30min，形成面積5*5cm，鎳碳載量0.1mg/cm2的有序生長基底；
第三步、生長鉑納米線，將基底層的特氟龍布固定于培養(yǎng)皿中，并向培養(yǎng)皿中加入含有16.7-17.5g六水合氯鉑酸的40mL水的混合溶液，40-50℃反應(yīng)1-2h，待冷卻至12-20℃，加入0.5-0.8mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的甲酸，反應(yīng)24-48h，基體上沉積0.25mg/cm2的鉑納米線，換掉反應(yīng)液，用去離子水反復(fù)多次浸泡和漂洗后，放置在60℃真空干燥箱中4-6h；
第四步、涂覆質(zhì)子交換膜溶液，取2-3g的全氟磺酸質(zhì)子膜溶液溶液，加入10-15mL乙醇溶液中，超聲分散2-5min，將其均勻的噴涂在有序的鉑納米線上，涂覆的量0.1mg/cm2，然后60℃干燥20-30min；
第五步、制備膜電極的陰、陽極：將質(zhì)子交換膜置于兩張轉(zhuǎn)印介質(zhì)之間，一張是附著有鉑納米線催化劑，一張是空白的轉(zhuǎn)印介質(zhì)，形成三合一組件，熱壓轉(zhuǎn)印，溫度為135-145℃，壓力為0.8-1.2MPa，時間180s，先熱壓100s，旋轉(zhuǎn)90°-180°后再熱壓80s，冷卻后剝離質(zhì)子交換膜兩側(cè)的轉(zhuǎn)印介質(zhì)，得到的質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極組的陰極；然后取低鉑載量的催化劑，加入乙醇和全氟磺酸質(zhì)子膜溶液，制備漿料，噴涂在另一面作為陽極，鉑金屬載量是0.15mg/cm2，得到有序化燃料電池膜電極的陰極和陽極；
第六步、組裝制備MEA：將制得的膜電極組件的陰、陽電極分別附有5.3*5.3cm的的碳紙和保護(hù)邊框，熱壓組裝，得到質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，其特征在于，第一步中所述碳黑為導(dǎo)電碳黑，且BET在800-1200m2/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，其特征在于，第一步中所述乙醇與碳黑的質(zhì)量比是30-40倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，其特征在于，所述第一步中鎳碳材料，其中鎳的金屬含量為1-5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，其特征在于，第一步中所述硼氫化鈉的添加量，按還原的氯化鎳硼氫化鈉化學(xué)計量比10-30倍添加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，其特征在于，第一步中所述三乙胺的添加量在溶液體系中的物質(zhì)的量濃度為0.01-0.012mol/L，三乙胺調(diào)節(jié)pH的范圍在8-10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，其特征在于，第一步中所述磁力攪拌的攪拌速度是500-1000rph/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備有序化燃料電池膜電極的方法，其特征在于，第一步中所述鹽酸的加入量為反應(yīng)體系液體的體積比的0.005-0.008%。
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