[發(fā)明專利]PBI磷酸膜電極的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210642778.7 | 申請日： | 2022-06-08 |
| 公開（公告）號： | CN115064745A | 公開（公告）日： | 2022-09-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 南東北 | 申請（專利權(quán)）人： | 南東北 |
| 主分類號： | H01M8/1004 | 分類號： | H01M8/1004;H01M8/1088;B65B31/04;B65D30/08;B65D33/00 |
| 代理公司： | 蘇州凱謙巨邦專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32303 | 代理人： | 郭妍 |
| 地址： | 100071 北京市*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | pbi 磷酸 電極 制備 方法 | ||
1.一種PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
A：PBI膜采用磷酸浸漬，一定比例的焦磷酸和水復(fù)配，PBI膜浸入酸缸，酸缸置入鼓風(fēng)烘箱或其他恒溫環(huán)境；
B：將步驟A產(chǎn)生的膜從酸缸中取出置入吸水紙，擦拭干凈表面的余酸，采用重量控制浸酸量偏差，從而調(diào)節(jié)膜中酸含量及批量產(chǎn)品的酸含量的分布寬度；
C：膜電極采用GDE結(jié)構(gòu)，通過催化劑層在擴散層碳紙、碳布或碳?xì)稚系耐糠?，并調(diào)整催化劑漿液中催化劑的含量，匹配膜電極的陽極催化劑和陰極催化劑載量，同時，調(diào)節(jié)陽極催化劑和陰極催化劑的分布寬度；
D：催化劑漿液的配制和涂敷方法，采用異丙醇、乙二醇、水等作為溶劑，對催化劑貴金屬顆粒進行分散，催化劑漿液配制過程中還添加使用分散助劑，或者表面活性劑，進行催化劑漿液的粘度調(diào)節(jié)，適應(yīng)?？跀D出的粘度和均勻性要求，以及催化劑的分散性要求，配制涂布催化劑漿液的步驟還可以包括添加PTFE乳液或其他聚合物成分，作為催化層內(nèi)催化劑顆粒微觀反應(yīng)界面控制的方法；
E：擴散層邊緣與膜電極保護框之間施膠以確保兩者在后續(xù)熱壓步驟時牢固粘接；
F：依次將帶膠的上擴散層、上保護框、磷酸浸漬PBI隔膜、下保護框、帶膠的下擴散層疊放進入熱壓模具，采用MEA高溫?zé)釅汉?，使得上擴散層、上保護框、磷酸浸漬PBI隔膜、下保護框、下擴散層五者合一；
G：使用帶有遮光層的真空密封袋對步驟F的得到的膜電極產(chǎn)品進行包裝，抽真空密封保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于：步驟A中焦磷酸和水的比例為1：5到1：6之間，酸缸中采用恒溫設(shè)置，溫度在200-300℃，時間是酸含量的函數(shù)，通過浸泡時間，控制浸酸量的大小，膜的酸含量為自身PBI膜的干重的100-300％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于：步驟B中通過采用稱重的方式來控制浸酸量偏差，在基膜尺寸一致的情況下，浸酸膜的重量偏差±0.5g之內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于：步驟C中在采用GDE結(jié)構(gòu)匹配膜電極的陽極催化劑和陰極催化劑載量時，陽極采用PtNi或PtRu催化劑，陰極采用40％-60％Pt載量碳載鉑催化劑，其中催化層的擔(dān)載量，0.3-6mg/cm2，同時陽極催化劑和陰極催化劑載量的分布偏差≤±0.5mg/cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于：步驟D中所述的一種分散助劑，或者表面活性劑，進行催化劑漿液的粘度調(diào)節(jié)，適應(yīng)模口擠出的粘度和均勻性要求，以及催化劑的分散性要求，對涂布催化劑漿液的關(guān)鍵參數(shù)調(diào)節(jié)；助劑或表面活性劑投入的量為漿液總質(zhì)量的0.1-3％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于：通過額外施加膠水對步驟E中的擴散層進行粘接，膠水的材料是PVDF、PFA、PTFE、FKM、氟硅膠中的一種或幾種的組合，其中FKM需溶解在溶劑中，溶劑是乙酸乙酯、丁酮、丙酮、環(huán)己酮、乙酸丁酯、異丙醇、乙二醇、甘油中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于：步驟F中要調(diào)節(jié)MEA的壓合溫度、壓合壓力和保溫、保壓的時間，其中壓合壓力為0.0625-0.625MPa之間，壓合溫度為室溫至90℃之間，保壓的時間為1-120秒，維持恒壓、恒溫時間，步驟F中所述的采用MEA高溫?zé)釅汉?，使得擴散層、電解質(zhì)膜三者合一，其特征涉及一種熱壓的定位模具，模具具有上下兩片壓板，壓板至于熱壓機中升溫，溫度90-200℃；上下壓板中間采用“硬限位”結(jié)構(gòu)，預(yù)留膜電極設(shè)計壓縮厚度的空穴，限制膜電極的壓縮尺寸并保證電極熱壓的平整度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBI磷酸膜電極的制備方法，其特征在于：步驟G中的真空密封袋采用鋁塑膜真空袋，其中鋁塑膜真空袋中的內(nèi)襯采用PE、PP、PTFE或PVC材質(zhì)。
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