[發明專利]一種陰極催化層油墨、陰極催化層、膜電極及燃料電池

有效

• 申請號: 202310605620.7
• 申請日: 2023-05-26
• 公開（公告）號: CN116333526B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 王順忠;曹雅麗;崔麗瑞;陳威;王力南;王志昌;張愛京;周明正;趙維
• 申請（專利權）人: 國家電投集團氫能科技發展有限公司;寧波綠動燃料電池有限公司
• 主分類號: C09D11/03
• 分類號: C09D11/03;H01M4/92;H01M8/1004
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 尉立

1.一種陰極催化層油墨，其特征在于，包括鉑類催化劑、短側鏈全氟磺酸離聚物溶液、苯磺酸類化合物、水和分散溶劑，所述苯磺酸類化合物選自聚苯磺酸及其鹽、聚乙烯苯磺酸及其鹽和聚苯乙烯磺酸及其鹽中的至少一種，所述苯磺酸類化合物的相對分子量M_w為150～70000，所述苯磺酸類化合物的沸點低于180℃，所述短側鏈全氟磺酸離聚物溶液中的短側鏈全氟磺酸離聚物和所述苯磺酸類化合物的質量之比為不低于1.5：1，所述陰極催化層油墨不含有共價有機框架材料。

2.根據權利要求1所述的陰極催化層油墨，其特征在于，所述短側鏈全氟磺酸離聚物和所述苯磺酸類化合物的質量之比為（1.5～5）：1。

3.根據權利要求2所述的陰極催化層油墨，其特征在于，所述短側鏈全氟磺酸離聚物和所述苯磺酸類化合物的質量之比為（1.5～3）：1。

4.根據權利要求1或2所述的陰極催化層油墨，其特征在于，所述鉑類催化劑包括鉑黑、碳載鉑和碳載鉑合金中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的陰極催化層油墨，其特征在于，所述短側鏈全氟磺酸離聚物的EW值為600～850g/cm²。

6.根據權利要求1所述的陰極催化層油墨，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸及其鹽包括聚苯乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸鈉和聚苯乙烯磺酸鉀中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的陰極催化層油墨，其特征在于，所述鉑類催化劑為碳載鉑，所述短側鏈全氟磺酸離聚物和所述鉑類催化劑中碳載體的質量之比為（0.8～1）：1。

8.根據權利要求1所述的陰極催化層油墨，其特征在于，所述陰極催化層油墨的固含量為8～10%。

9.根據權利要求1～8任一項所述的陰極催化層油墨的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）先將所述鉑類催化劑和所述水進行混合，得到催化劑潤濕液；

（2）將所述催化劑潤濕液和所述苯磺酸類化合物進行混合，得到催化劑預混液；

（3）將所述催化劑預混液和所述短側鏈全氟磺酸離聚物溶液、所述分散溶劑進行混合，制得所述陰極催化層油墨。

10.一種陰極催化層，其特征在于，由權利要求1～8任一項所述的陰極催化層油墨通過涂敷后烘干得到，或通過熱壓轉印法制備得到。

11.一種膜電極，包括質子交換膜、分別涂敷在所述質子交換膜兩側表面的陰極催化層和陽極催化層，以及覆蓋在所述陰極催化層和所述陽極催化層外側的擴散層，其特征在于，所述陰極催化層為權利要求10所述的陰極催化層。

12.一種燃料電池，其特征在于，包括權利要求11所述的膜電極。