[發(fā)明專利]一種燃料電池膜電極CCM連續(xù)化涂布工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111545827.7
• 申請(qǐng)日: 2021-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN114210532B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪杰;郝金凱;邵志剛;林永俐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): B05D7/24
• 分類號(hào): B05D7/24;B05D7/04;B05D7/00;B05D1/38;B05D1/18;H01M4/88
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

1.一種燃料電池膜電極CCM連續(xù)化涂布工藝，其特征在于，包括以下步驟：

(1)配制膠體形態(tài)分散液，所述分散液包括高分子聚合物、溶劑和致孔劑；

(2)配制催化劑漿料：將固體催化劑顆粒與所述膠體形態(tài)分散液混合、分散，得到催化劑漿料；催化劑漿料的分散方式為：無(wú)氧條件下，通過(guò)超聲波輔助高速攪拌分散；所述攪拌分散在25℃恒溫條件下進(jìn)行，所述催化劑漿料的粘度為100-300cp；

(3)將所述催化劑漿料涂布在質(zhì)子交換膜的一側(cè)，烘干后形成擔(dān)載于質(zhì)子交換膜上的催化層一；

(4)將擔(dān)載有催化層一的質(zhì)子交換膜于鹽酸溶液內(nèi)浸泡1-10min，除去致孔劑，再浸泡于去離子水內(nèi)清洗1-10min，然后進(jìn)行干燥；

(5)在干燥后的催化層一上使用所述催化劑漿料進(jìn)行二次連續(xù)化涂布，得到擔(dān)載于催化層一上的催化層二，重復(fù)步驟(4)，干燥后得到單側(cè)CCM；

(6)依次重復(fù)步驟(3)-(5)，在質(zhì)子交換膜的另一側(cè)涂布催化層一和催化層二，干燥后得到所述燃料電池膜電極CCM；催化層一干厚為1-10μm；催化層二干厚為1-10μm；

步驟(1)中，所述高分子聚合物為全氟磺酸樹脂、磺化三氟苯乙烯樹脂、磺化聚醚醚酮樹脂以及磺化聚苯并咪唑樹脂中一種或多種的組合；所述致孔劑為碳酸鋰、氯化鋰、碳酸氫銨、聚乙二醇、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的組合；所述溶劑為醇類，所述醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇以及正丁醇中的一種或多種的組合；

步驟(2)中，所述催化劑漿料包括質(zhì)量百分比分別為1-30％的固體催化劑顆粒、5-20％的高分子聚合物、20-80％的溶劑以及0 .2-10％的致孔劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)化涂布工藝，其特征在于：步驟(1)中，所述膠體形態(tài)分散液的配置方式為：將所述高分子聚合物、溶劑和致孔劑混合，在10-120Hz的超聲頻率下超聲分散10-15min，或在轉(zhuǎn)速10000-20000RPM的磁力攪拌下攪拌10-15min，得到膠體形態(tài)分散液；所述膠體形態(tài)分散液的膠體粒徑為20-120nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)化涂布工藝，其特征在于：步驟(2)中，所述固體催化劑顆粒為貴金屬納米催化劑或非貴金屬納米催化劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)化涂布工藝，其特征在于：所述貴金屬納米催化劑為Pt碳、Pt黑中的一種或多種，其中，貴金屬Pt的含量10-90wt％。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)化涂布工藝，其特征在于：所述貴金屬納米催化劑為Pt黑、Pt合金中的一種或多種，其中，貴金屬Pt的含量10-90wt％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)化涂布工藝，其特征在于：步驟(4)中，所述鹽酸溶液的濃度為5-15wt％。

7.一種燃料電池膜電極CCM，其特征在于，所述膜電極CCM通過(guò)權(quán)利要求1-6任一所述的連續(xù)化涂布工藝制備。

8.一種權(quán)利要求7所述的膜電極CCM在燃料電池中的應(yīng)用。