[發明專利]一種抗水淹高性能膜電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202110750637.2
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113659152A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 趙明全;鐘家強;莫善云;楊云松;葉思宇;鄒渝泉;唐軍柯;孫寧;吳力杰
• 申請（專利權）人: 鴻基創能科技（廣州）有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/1004;H01M8/0276;H01M8/028
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 鄭永泉;黃潔玲

1.一種抗水淹高性能膜電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：制備陰、陽極催化劑漿料；

S2：將S1制得的陰、陽極催化劑漿料分別涂布在質子交換膜的兩側形成陰、陽極催化層；

S3：制備陰、陽極疏水膜漿料；

S4：將S3制得的陰、陽極疏水膜漿料分別在CCM的陰、陽極催化層上涂布、烘干制備導電的陰、陽極疏水性膜層，或將陰、陽極疏水膜漿料涂布到其他的基材上烘干后分別轉印到陰、陽極催化層上形成具有導電的疏水性膜層的CCM；

S5：將具有導電的陰、陽極疏水性膜層的CCM兩邊組裝邊框和氣體擴散層得到膜電極。

2.根據權利要求1所述的一種抗水淹高性能膜電極的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟：

S1：稱取催化劑、水、全氟磺酸樹脂分散液、低沸點醇，將稱取的催化劑緩慢加入水中，并攪拌3～5min使其被水潤濕均勻，再依次加入全氟磺酸樹脂分散液、低沸點醇攪拌，每個物料加入后攪拌1～2min，倒入漿料分散設備進行破碎、分散，再進行脫泡處理得到可涂布的陰、陽極催化劑漿料；

S2：將S1制得的陰、陽極催化劑漿料采用狹縫涂布的方法分別涂布于質子交換膜的兩側并烘干待用；

S3：稱取疏水性物質、水、低沸點醇配制成混合溶液，再經過分散設備處理制得陰、陽極疏水膜漿料；

S4：將S3制得的陰、陽極疏水膜漿料分別在CCM的陰、陽極催化層上涂布、烘干制得導電的疏水性膜層，或將疏水膜漿料涂布到其他的基材上烘干后分別轉印到陰、陽極催化層上形成具有疏水性膜層的CCM。

S5：將具有導電的疏水性膜層的CCM兩邊組裝邊框和氣體擴散層得到膜電極。

3.根據權利要求2所述的一種抗水淹高性能膜電極的制備方法，其特征在于，所述催化劑為Pt/C或PtM/C；所述全氟磺酸樹脂固體含量是催化劑質量的20％～100％，水的含量是催化劑質量的5～20倍，低沸點醇的含量為催化劑質量的0.5～40倍。

4.根據權利要求2所述的一種抗水淹高性能膜電極的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中，所述疏水性物質的固含量是0.1～30wt％，所述低沸點醇和水的質量比例是0.1：1～10:1。

5.根據權利要求2～4任一所述的一種抗水淹高性能膜電極的制備方法，其特征在于，所述疏水性物質為接觸角大于130°的導電碳材料和/或疏水導電聚合物。

6.根據權利要求5所述的一種抗水淹高性能膜電極的制備方法，其特征在于，所述導電碳材料為石墨烯、改性石墨烯、碳納米管、改性碳納米管、石墨、改性石墨、摻雜碳材料的一種或多種。

7.根據權利要求5所述的一種抗水淹高性能膜電極的制備方法，其特征在于，所述疏水導電聚合物為聚乙炔、摻雜聚乙炔、聚吡咯、摻雜聚吡咯、聚噻吩、摻雜聚噻吩、納米銀粒子、改性納米銀粒子、納米銀線、改性納米銀線中的一種或多種。

8.一種如權利要求1-7任一所述的制備方法所制得的抗水淹高性能膜電極。

9.根據權利要求8所述的一種抗水淹高性能膜電極，其特征在于，所述導電的陽極疏水性膜層與陰極疏水性膜層的厚度為0.01～50μm。

10.根據權利要求9所述的一種抗水淹高性能膜電極，其特征在于，所述導電的陽極疏水性膜層與導電的陰極疏水性膜層是多孔結構，孔徑在0.1nm～500nm之間。