[發明專利]一種磺化聚芳醚酮作為粘結劑在質子交換膜燃料電池的膜電極中的應用、膜電極及制備方法

在審

• 申請號: 202110256080.7
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113161557A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 趙成吉;普星彤;段宇廷;李佳霖
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/1004
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 瞿曉晶

1.一種磺化聚芳醚酮作為粘結劑在質子交換膜燃料電池的膜電極中的應用，所述磺化聚芳醚酮的單體單元為第一單體單元和第二單體單元，所述第一單體單元具有式I所示結構：

所述第二單體單元具有式II所示結構：

所述第一單體單元和第二單體單元的摩爾比≥1。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述磺化聚芳醚酮的磺化度為0.5～1.5。

3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述磺化聚芳醚酮的重均分子量為40000～140000g/mol。

4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述磺化聚芳醚酮在25℃時的質子傳導率≥50mS/cm。

5.根據權利要求1～4任一項所述的應用，其特征在于，所述質子交換膜燃料電池包括直接甲醇燃料電池或氫空燃料電池。

6.根據權利要求1～4任一項所述的應用，其特征在于，所述磺化聚芳醚酮位于膜電極的催化劑層。

7.一種膜電極，包括質子交換膜、質子交換膜兩側的第一催化劑層和第二催化劑層，以及所述第一催化劑層外側的第一氣體擴散層和所述第二催化劑層外側的第二氣體擴散層，其特征在于，所述第一催化劑層和第二催化劑層中的粘結劑為磺化聚芳醚酮，所述磺化聚芳醚酮的單體單元為第一單體單元和第二單體單元，所述第一單體單元具有式I所示結構：

所述第二單體單元具有式II所示結構：

所述第一單體單元和第二單體單元的摩爾比≥1。

8.權利要求7所述膜電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將磺化聚芳醚酮溶液和催化劑混合，得到催化劑漿料，所述磺化聚芳醚酮溶液中的溶劑為低沸點溶劑，所述低沸點溶劑的沸點低于100℃；

將所述催化劑漿料涂覆在質子交換膜兩側，去除磺化聚芳醚酮溶液中的溶劑，在所述質子交換膜兩側形成第一催化劑層和第二催化劑層，得到初級膜電極；

在所述初級膜電極的兩側分別復合第一氣體擴散層和第二氣體擴散層，得到所述膜電極。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述低沸點溶劑為異丙醇水溶液，所述異丙醇水溶液中異丙醇和水的質量比為(1～2)：1；所述磺化聚芳醚酮溶液的濃度為3～5wt.％。

10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑漿料中磺化聚芳醚酮和催化劑的質量比為2：(6～15)。