[發(fā)明專利]一種堿性陰離子交換膜燃料電池用低界面?zhèn)鬏斪杩鼓る姌O的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210621029.6 | 申請日： | 2022-06-01 |
| 公開（公告）號： | CN114864970A | 公開（公告）日： | 2022-08-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐晨曦;王嶺;張家煒;任文清;方中威 | 申請（專利權(quán)）人： | 合肥工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/90 | 分類號： | H01M4/90;H01M4/92;H01M4/88;H01M8/1004 |
| 代理公司： | 合肥云道爾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34230 | 代理人： | 常雅雅 |
| 地址： | 230000 *** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 堿性 陰離子 交換 燃料電池 界面 傳輸 阻抗 電極 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種堿性陰離子交換膜燃料電池用低界面?zhèn)鬏斪杩鼓る姌O的制備方法，通過制備離子/電子雙傳輸性催化劑載體負(fù)載金屬活性顆粒，并利用在電解質(zhì)膜表面直接噴涂或涂覆的方式制備膜電極，該雙傳導(dǎo)性催化劑制備的電極側(cè)不再需要添加傳輸離子的聚合物單體，從而解決了因單體加入而帶來的電子和氣體傳輸?shù)膯栴}。相較于傳統(tǒng)膜電極的材料選擇和制備方法，本發(fā)明制備的新型膜電極具有較低的界面?zhèn)鬏斪杩辜案玫姆€(wěn)定性，能有效提升燃料電池性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種堿性陰離子交換膜燃料電池用低界面?zhèn)鬏斪杩鼓る姌O的制備方法。
背景技術(shù)
堿性陰離子交換膜燃料電池(AAEMFC)是最近幾年來發(fā)展起來的一種新型燃料電池，其具有功率密度高、零排放、無噪音、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。由于其在高PH的環(huán)境中，它具有陰極氧還原反應(yīng)(ORR)動力學(xué)快的優(yōu)點(diǎn)，有望從根本上擺脫對貴金屬鉑的依賴；同時又采用固體聚合物電解質(zhì)膜，克服了堿性燃料電池中液體電解質(zhì)泄漏以及KOH電解質(zhì)溶液的碳酸鹽化問題。因此，AAEMFC具有廣闊的應(yīng)用前景，成為燃料電池領(lǐng)域一個新的研究熱點(diǎn)。
燃料電池中電極和電解質(zhì)間難以緊密結(jié)合，離子傳輸阻抗大一直是制約燃料電池性能的難題。因此，堿性陰離子交換膜燃料電池電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與制備將直接關(guān)聯(lián)到AAEMFC的性能。因此通過雙傳輸性催化層構(gòu)筑是解決燃料電池物質(zhì)傳輸難題、提高催化劑利用率的有效途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種堿性陰離子交換膜燃料電池用低界面?zhèn)鬏斪杩鼓る姌O的制備方法，其通過在催化層之間引入離子/電子雙傳輸性催化劑載體材料，降低三相界面離子傳輸損耗從而提高催化層中高效的物質(zhì)傳輸，增加三相反應(yīng)界面，并且載體表面缺陷可以錨定金屬顆粒，從而提高催化劑的穩(wěn)定性，提高堿性陰離子交換膜燃料電池的性能。
在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種堿性陰離子交換膜燃料電池用低界面?zhèn)鬏斪杩鼓る姌O的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，包括以下步驟：
步驟1、利用含NH4HF刻蝕劑刻蝕催化劑載體材料，獲得表面含有季銨基團(tuán)的載體材料，得到的產(chǎn)物再經(jīng)乙醇及去離子水洗滌，抽濾分離得到預(yù)處理的材料；
步驟2、將步驟1中得到的預(yù)處理的材料分散到試劑中，先攪拌，再超聲，將得到的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、抽濾分離、干燥得到具有離子/電子雙傳輸性能的催化劑載體材料，且載體材料表面具有一定量的缺陷；
步驟3、將非貴金屬催化劑前驅(qū)體放入管式爐中，氮?dú)饣驓鍤庵羞M(jìn)行熱解反應(yīng)，自然冷卻至室溫得到非貴金屬催化劑；
步驟4、將陽極催化劑用去離子水潤濕，再超聲分散在溶劑中，加入步驟2中離子/電子雙傳輸性能的催化劑載體材料，超聲分散、剪切得到陽極催化劑漿料；
步驟5、將步驟3中獲得的非貴金屬催化劑和步驟2獲得的離子/電子雙傳輸性能的催化劑載體材料進(jìn)行濕法球磨，再經(jīng)過抽濾、干燥得到功能化的非貴金屬催化劑；
步驟6、將步驟5中得到的功能化的非貴金屬催化劑用去離子水潤濕，再超聲分散在溶劑中，然后剪切得到陰極催化劑漿料；
步驟7、將堿性陰離子交換膜固定在真空吸附加熱臺上；
步驟8、將陽極催化劑漿料和陰極催化劑漿料涂覆于堿性陰離子交換膜兩側(cè)，保持加熱臺溫度使溶劑揮發(fā)完全后，自然冷卻得到催化劑覆膜電極；
步驟9、將步驟8中的催化劑覆膜電極，放入堿液中浸泡，即得所述堿性陰離子交換膜燃料電池用低界面?zhèn)鬏斪杩鼓る姌O。
另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的種堿性陰離子交換膜燃料電池用低界面?zhèn)鬏斪杩鼓る姌O的制備方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
在本發(fā)明的一些實施例中，催化劑載體材料0.1～20份、非貴金屬催化劑0.1～60份、堿性陰離子交換膜1～200份、溶劑1～100份、試劑1～80份。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于合肥工業(yè)大學(xué)，未經(jīng)合肥工業(yè)大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202210621029.6/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
