[發明專利]用于制備復合層的方法、電化學單元和復合層的用途

在審

• 申請號: 202080015145.2
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN113454823A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 馬蒂亞斯·布雷特維澤爾;弗洛里安·隆貝克
• 申請（專利權）人: 哈恩-席卡德應用研究學會
• 主分類號: H01M8/1011
• 分類號: H01M8/1011;H01M8/1046;H01M8/18;H01M8/1081;C25B9/19;C25B13/08;B01J39/18;B01J41/12;H01M8/1072;H01M8/1088;H01M8/1086;H01M8/1018
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊青;郭翠霞

本發明涉及一種方法，借助該方法能盡可能簡單地和受控地制備復合層，并且借助該方法可以以盡可能小的花費并且由此經濟地制備具有不同的預設的特性的復合層。該方法包括：提供納米纖維材料；粉碎納米纖維材料以形成納米棒；提供液態的介質，其包括離聚物成分和分散劑；將納米棒分散在液態的介質中以形成納米棒離聚物分散體；并且將納米棒離聚物分散體施加到基底的表面區域上以構造復合層。

技術領域

本發明涉及一種用于制備用于電化學應用的復合層的方法。

本發明還涉及一種電化學單元，其包括根據本發明的復合層。

本發明此外還涉及根據本發明的復合層在燃料電池、尤其氫燃料電池或直接醇類燃料電池中，在氧化還原液流電池中、在電解質電池中或在離子交換器中的用途。

背景技術

從M.Breitwieser等人的科學文章“Cerium oxide decorated polymernanofibers as effective membrane reinforcement for durable,high-performancefuel cells”，期刊Adv.Energy Mat.(2017)1602100已知了借助直接膜片沉積制備用于燃料電池的復合膜片。該文章公開了利用CeO₂納米顆粒裝飾的聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)納米纖維，以及其借助靜電紡絲在氣體擴散電極上的直接產生方式。隨后，所造成的納米纖織物借助噴墨印刷利用離聚物分散體進行浸漬。離聚物是含有磺酸基團的全氟化共聚物。

從C.Klose等人的科學出版物“Electrospun sulfonated poly(ether ketone)nanofibers as proton Conduction Enhances for Durable nafion Compositemembranes”，期刊Journal of Power Sources，361(2017)237-242和M.Breitwieser等人的“Simple fabrication of 12um thin nanocomposite fuel cell membranes by directelectrospinning and printing”，期刊Journal of Power Sources 337(2017)137-144也已知了，施加通過靜電紡絲制備的纖維織物，并且隨后利用通過印刷涂覆來浸透。

所提到的文章涉及電化學活性的復合層的制備。

從US 2005/0214611 A1已知了包括離子交換器樹脂和熔紡的氟樹脂纖維的聚合物膜片。

US 2017/0279142 A1公開了包括多孔的納米纖維墊和傳導離子的聚合物的電解質膜片。

從CN 201170183 B已知了利用碳納米管增強的膜片。

CN 101237055 A公開了利用無機纖維增強的全氟質子交換膜片。

電化學活性的復合層用于傳導電化學反應的尤其帶電荷的反應物或產物，例如傳導質子或陰離子。電化學活性的復合層典型地包括離聚物和一種或多種用于機械增強的組成部分、例如納米纖維。

在根據現有技術制備電化學活性的復合層的情況下，典型地需要多個工作步驟來將納米纖維整合到離聚物材料中。這一方面提高了時間和經濟方面的花費，并且另一方面使得復合層對于所謂的卷對卷方法來說是不可接近的。

在卷對卷方法中，典型地將柔性的覆膜材料從卷筒上展開用以給表面涂覆，并且在處理(在此：涂覆)后再次卷起用以進行中間存儲。

發明內容

本發明的任務是提供一種方法，借助該方法能盡可能簡單地和受控地制備復合層，并且借助該方法可以以盡可能小的花費并且由此經濟地制備具有不同的預設的特性的復合層。