CN104428938A - 离子传导膜 - Google Patents

离子传导膜 Download PDF

Info

Publication number
CN104428938A
CN104428938A CN201380036378.0A CN201380036378A CN104428938A CN 104428938 A CN104428938 A CN 104428938A CN 201380036378 A CN201380036378 A CN 201380036378A CN 104428938 A CN104428938 A CN 104428938A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion
conductive membranes
graphene
conducting layer
separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380036378.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104428938B (zh
Inventor
J·C·佛罗斯特
J·D·B·沙曼
N·M·佩尔摩格罗夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey Hydrogen Technologies Ltd
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of CN104428938A publication Critical patent/CN104428938A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104428938B publication Critical patent/CN104428938B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
    • C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
    • C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
    • C08J5/2275—Heterogeneous membranes
    • C08J5/2281—Heterogeneous membranes fluorine containing heterogeneous membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/0427—Coating with only one layer of a composition containing a polymer binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/881—Electrolytic membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1053—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends consisting of layers of polymers with at least one layer being ionically conductive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1055—Inorganic layers on the polymer electrolytes, e.g. inorganic coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2427/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2427/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2427/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0088—Composites
    • H01M2300/0094—Composites in the form of layered products, e.g. coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了离子传导膜，其包括：(i)第一离子传导层，其包含一种或多种第一离子传导聚合物；和(ii)隔离层，其包含石墨烯基小片。

Description

离子传导膜
本发明涉及新颖的离子传导膜，其适用于电化学装置，例如燃料电池。
燃料电池是电化学电池，其包括被电解质隔开的两个电极。将燃料例如氢或醇如甲醇或乙醇供给到阳极，将氧化剂例如氧或空气供给到阴极。电化学反应在电极处发生，并且将该燃料和氧化剂的化学能转化成电能和热。使用电催化剂来促进燃料在阳极处的电化学氧化和氧在阴极处的电化学还原。
在氢提供燃料或者醇提供燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)中，电解质是固体聚合物膜，其是电子绝缘的和质子传导的。在阳极处产生的质子沿着膜传输到阴极，在这里它们与氧结合形成水。最广泛使用的醇燃料是甲醇，并且PEMFC的这种变体经常被称作直接甲醇燃料电池(DMFC)。
氢提供燃料的PEMFC或者DMFC的主要部件被称作膜电极组件(MEA)，并且基本上包含五层。中心层是聚合物离子传导膜。在该离子交换膜的任一侧上，存在着电催化剂层，其含有设计用于特定电化学反应的电催化剂。最后，与每个电催化剂层相邻的是气体扩散层。该气体扩散层必须允许反应物达到电催化剂层和必须传导电化学反应所产生的电流。所以该气体扩散层必须是多孔的和导电的。
MEA可以通过几种方法来构建。电催化剂层可以施用到气体扩散层来形成气体扩散电极。两个气体扩散电极可以置于离子传导膜的任一侧上，并且该电极和膜层合在一起来形成五层MEA。可选地，该电催化剂层可以施用到离子传导膜的两面来形成催化剂涂覆的离子传导膜。随后，将气体扩散层施用到该催化剂涂覆的离子传导膜的两面。最后，MEA可以由一侧上涂覆有电催化剂层的离子传导膜，与该电催化剂层相邻的气体扩散层，和在该离子传导膜另一侧上的气体扩散电极形成。
典型地需要数十或数百个MEA来提供用于大多数应用的足够的功率，因此将多个MEA组装来制作燃料电池组。使用场流板(field flowplate)来分隔该MEA。该板发挥了几个作用：将反应物提供到MEA，除去产物，提供电连接和提供物理载体。
用于PEMFC和DMFC的常规离子传导膜通常由全氟磺酸(PFSA)离聚物形成，并且由这些离聚物形成的膜以如下商标名销售：(E.I.DuPont de Nemours and Co.)，(Asahi Kasei)，(Solvay)和(Asahi Glass KK)。这种PFSA基离子传导膜适于由这样的聚合物形成，其具有经由醚键连接到该聚合物主链上的侧链。下面显示了PFSA离聚物的典型结构。
PFSA离聚物的典型结构
该PFSA离子传导膜可以包含增强物来提供改进的机械性能例如增加的抗撕裂性和在水合和脱水时减小的尺寸变化。优选的增强物可以基于，但不局限于，含氟聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)的微多孔网或纤维，如US6,254,978、EP0814897和US6,110,330中所述，或者聚偏氟乙烯(PVDF)，或可选的材料例如PEEK或聚乙烯的微多孔网或纤维。
当氢提供燃料的PEMFC使用非常薄的离聚物膜(典型的厚度小于50μm)，部分使得离子阻力最小化和因此使得由于欧姆损耗的电池电压下降最小化时，反应物气体H2和O2沿着膜的某种程度上的渗透(所谓的气体跨越(gas crossover))通常不可避免。气体跨越和该跨越的气体随后催化的化学或电化学反应对于膜寿命具有不利影响。已经广泛被接受的是，过氧化氢(H2O2)可以通过在PEMFC电极的催化的或未催化的碳表面上跨越的气体的反应来产生。进而，该过氧化氢会在膜内分解，来形成自由基例如过氧羟基(ΗO2·)和羟基(HO·)物类。这些氧化性自由基物质攻击膜的离聚物组分，导致官能团的断链、解链(unzipping)和损失。O2或H2气体跨越是最基础的支配性机理，其导致了膜化学降解。这种化学降解(其可以与或可以不与机械和热降解结合)导致膜变薄和形成针孔，其又进一步加速了气体跨越。这种降解的影响范围可以从传导性损失和随后的性能损失(在温和化学降解的情况中)到单个电池和最终电池组失效。反应物气体到相对电极的跨越会通过寄生反应(parasitic reaction)使该电极脱极化，而进一步降低电池性能。最后，反应物气体的跨越导致了燃料电池电效率的直接损失，因为虽然消耗了反应物，但是没有捕集电功。为了进一步改进PEMFC膜的性能和降低材料成本，更薄的膜已经成为最近的燃料电池开发的焦点。膜厚度的这种降低会导致气体跨越的直接增加；因此很明显需要降低气体跨越，而不损失PEMFC性能。还需要改进这些薄膜的机械性能。
在DMFC中，需要降低甲醇从阳极穿过MEA的固体聚合物膜到阴极的跨越，而不降低该燃料电池的电效率或功率密度。这需要提高燃料效率和防止MEA性能降低(其归因于阴极上甲醇对氧还原反应的毒化)，氧在阴极上由于甲醇的直接化学氧化而造成的无用消耗和由于跨越的甲醇的电化学氧化而使阴极电势降低。典型地，为了降低甲醇跨越，使用了更厚的PFSA基膜(典型地125μm厚)，但是使用这种厚度的膜不可避免地导致了更高的离子阻力和该膜本身更为昂贵。
所以，本发明的一个目标是提供改进的离子传导膜，用于电化学装置和特别是用于氢提供燃料的PEMFC和DMFC。具体地，本发明的一个目标是提供膜，其表现出反应物跨越的降低，这获得了增加的耐久性和燃料效率。
因此，本发明提供离子传导膜，其包括：(i)第一离子传导层，其包含一种或多种第一离子传导聚合物；和(ii)隔离层，其包含石墨烯基小片。
第一离子传导层可以包含一种第一离子传导聚合物，其合适地是全氟磺酸聚合物，具有上文所述的结构，并且包括以商标名(E.I.DuPont de Nemours and Co.)，(Asahi Kasei)，(Solvay)和(Asahi Glass KK)销售的聚合物。
可选地，第一离子传导层可以包含一种第一离子传导聚合物，其是烃聚合物，包括基于聚亚芳基的那些，包括聚醚砜(例如聚亚芳基砜(PSU，)、聚亚芳基醚砜(PES，)和聚醚酮(例如聚亚芳基醚醚酮(PEEK，)、聚亚芳基醚醚酮酮(PEEKK，)、聚亚芳基醚酮醚酮酮(PEKEKK，)和聚亚芳基醚酮(PEK，))。合适地，该烃聚合物是磺化的聚亚芳基醚砜。
可选地，两种或更多种(合适地两种)第一离子传导聚合物处于第一离子传导层中，该两种或更多种第一离子传导聚合物选自全氟磺酸聚合物、烃聚合物或者全氟磺酸和烃聚合物的混合物。该两种或更多种第一离子传导聚合物可以在整个第一离子传导层中是均匀的或非均匀的，以使得在第一离子传导层与隔离层的界面处富集一种第一离子传导聚合物。可选地，该两种或更多种第一离子传导聚合物可以处于第一离子传导层的分别的层中。
隔离层包含石墨烯基小片，并且是富含石墨烯的层，其中隔离层的至少80％、合适地至少90％由石墨烯基小片组成。在一个实施方案中，隔离层由石墨烯基小片组成(即该层100％包含石墨烯基小片)。取决于该石墨烯基小片如何填充在隔离层中，在石墨烯基小片之间可能存在空隙。这些空隙的一些或全部可以包含第二组分，和所以在一个实施方案中，隔离层包含除了石墨烯基小片之外的第二组分。该第二组分可以是液体或固体，并且能够传输质子和液体水。该第二组分可以是水或含水电解质(例如磷酸、硫酸等)或离聚物(例如全氟磺酸离聚物例如或烃离聚物)。如果该第二组分是离聚物，则它可以与第一离子传导层的第一离子传导聚合物相同或不同。
该石墨烯基小片具有晶片状形状，并且x:y长宽比是0.1-10，x:z长宽比是至少10和y:z长宽比是至少10。用术语“石墨烯基小片”表示这样的小片，其具有由单层或多层石墨烯层组成的结构；石墨烯层是IUPAC所定义的石墨结构的单碳层。其他术语可以指的是多层石墨烯如“石墨”。使用这种术语，具有多于一个碳原子平层的氧化石墨烯将称作“氧化石墨”。不管术语如何，这里所指的是在外表面上具有官能团(例如氧(氧化物)、磺酸(磺化的)、硫(硫化物)等)的碳原子单平层和多平层。
这种石墨烯基小片的例子包括氧化石墨烯(ACS Nano，2010，4，4806-4814)、磺化的氧化石墨烯(Carbon，第50(3)卷，2012年3月，第1033-1043页)、硫化石墨烯(Carbon，2009，47，8，2054-2059)、氢氧化石墨烯(J.Phys.Chem.Lett.20121310-1314)、石墨烯碳酸酯(Dalton Trans.，2012，41，14345-14353)、氮化石墨烯(MaterialsChemistry and Physics 2011，130，3，1094-1102)。优选氧化石墨烯和磺化的氧化石墨烯的小片，并且特别优选氧化石墨烯的小片。隔离层可能包含多于一种类型的石墨烯基小片。该石墨烯基小片在隔离层中可以以有序方式、无规方式或者有序和无规混合方式来排列。
在本发明的一个实施方案中，本发明的离子传导膜进一步包含第二离子传导层，其包含一种或多种(合适地一种或两种)第二离子传导聚合物，其中将第二离子传导层施用到隔离层不与第一离子传导层接触的面上。
第二离子传导层可以包含一种第二离子传导聚合物，其合适地是全氟磺酸聚合物，具有上文所述的结构，并且包括以商标名(E.I.DuPont de Nemours and Co.)，(Asahi Kasei)，(Solvay)和(Asahi Glass KK)销售的聚合物。
可选地，第二离子传导层可以包含一种第二离子传导聚合物，其是烃聚合物，包括基于聚亚芳基的那些，包括聚醚砜(例如聚亚芳基砜(PSU，)、聚亚芳基醚砜(PES，)和聚醚酮(例如聚亚芳基醚醚酮(PEEK，)、聚亚芳基醚醚酮酮(PEEKK，)、聚亚芳基醚酮醚酮酮(PEKEKK，)和聚亚芳基醚酮(PEK，))。合适地，该烃聚合物是磺化的聚亚芳基醚砜。
可选地，两种或更多种(合适地两种)第二离子传导聚合物处于第二离子传导层中，该两种或更多种第二离子传导聚合物选自全氟磺酸聚合物、烃聚合物或者全氟磺酸和烃聚合物的混合物。该两种或更多种第二离子传导聚合物可以在整个第二离子传导层中是均匀的或非均匀的，以使得在第二离子传导层与隔离层的界面处富集一种第二离子传导聚合物。可选地，该两种或更多种第二离子传导聚合物可以处于第二离子传导层的分别的层中。
该离子传导膜的总厚度(即第一离子传导层、隔离层和如果存在时的第二离子传导层的厚度)是5-200μm，这取决于该膜的最终用途。例如，对于用于PEM燃料电池中来说，5-50μm、更合适地10-30μm和优选地10-20μm的厚度是适当的。对于用于DMFC中来说，50-200μm、合适地50-150μm的厚度是适当的。对于任何给定的用途，最适当的厚度将是本领域技术人员已知的。
隔离层具有两个石墨烯基小片的最小厚度，例如0.7nm，并且合适地是1nm-5μm厚，更合适地1nm-1μm厚，更合适地5nm-500nm厚，优选地10nm-250nm厚。
根据膜的总需求厚度和隔离层厚度范围的知识，确定第一离子传导层和如果存在时第二离子传导层的厚度在本领域技术人员能力范围内。如果存在第二离子传导层，则第二离子传导层的厚度可以与第一离子传导层的厚度相同或相似，或者第二离子传导层的厚度可以明显小于第一离子传导层。
第一和/或第二离子传导层还可以包含增强材料。优选的增强材料可以基于，但不限于含氟聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)的微多孔网或纤维，如US6,254,978、EP0814897和US6,110,330所述，或者聚偏氟乙烯(PVDF)，或可选的材料例如PEEK或聚乙烯的微多孔网或纤维。合适地，该增强材料是膨胀PTFE。
在本发明的另一方面，和特别是对于氢提供燃料的PEMFC应用中，该离子传导膜进一步包含过氧化氢分解催化剂和/或自由基清除剂，如这里引入作为参考的WO2009/109780中进一步详细描述的那样。该过氧化氢分解催化剂可以嵌入第一和/或第二离子传导层内，存在于第一离子传导层/隔离层和/或第二离子传导层/隔离层的界面处，或者作为第一和/或第二离子传导层的外表面上的涂层存在。
隔离层可以具有与第一离子传导层相同的平面面积，即第一离子传导层与隔离层是同延的(co-extensive)。可选地，隔离层可以作为一个或多个补丁存在于反应物跨越可能最高的地方；例如，隔离层可以作为补丁存在于燃料(例如氢或甲醇)入口，或者可以作为边界存在于第一离子传导层的周边周围，来使得会发生过氧化氢形成之处的跨越最小化，特别是阳极和阴极催化剂层没有精确同延之处的跨越最小化。可选地，一旦该离子传导膜用于MEA中时，则隔离层可以对应于活性区域，即作为补丁用于第一离子传导层的中心，其对应于MEA中的活性催化剂区域。
如果存在，则第二离子传导层合适地具有与第一离子传导层相同的平坦区域，即第一和第二离子传导层是同延的。
本发明的离子传导膜可以如下来制备：通过包括但不限于喷涂、k棒涂覆和刮刀涂布方法，将包含石墨烯基小片的水性、有机溶剂基或离聚物分散体施用到预先存在的离子传导(例如全氟磺酸或烃)膜(第一离子传导层)的一侧，来形成隔离层。合适的石墨烯基小片可以分散在其中的材料包括但不限于水、乙二醇、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和四氢呋喃、磷酸、硫酸、全氟磺酸聚合物和磺化的烃聚合物。该石墨烯基小片分散在其中的材料的选择将取决于是否有任何该材料作为第二组分保留在隔离层中。如果将石墨烯基小片分散在其中的材料除去，以使得它不保留在隔离层中，则它可以通过本领域技术人员已知的合适技术来除去，例如加热、蒸发等。如果存在第二离子传导层，则包含该一种或多种第二离子传导聚合物的溶液/分散体可以使用类似方法施用到隔离层上。包含该一种或多种第二离子传导聚合物的合适的溶液/分散体将是本领域技术人员公知的。可选地，预先存在的离子传导(例如全氟磺酸或烃)膜可以通过例如热压、辊压结合或者其他合适的热-机械方法来结合到隔离层。
可选地，第一离子传导层可以从包含该一种或多种第一离子传导聚合物的适当的分散体或溶液中流延(到例如转移释放基底例如PTFE或玻璃片)。在第一离子传导层包含第一离子传导聚合物的混合物的情况中，需要与两种聚合物都相容的溶剂体系；这种溶剂体系的选择处于本领域技术人员的能力范围内。当第一离子传导层足够干燥时，将上文所述的包含石墨烯基小片的分散体例如通过上文所列的技术之一施用来形成隔离层。如果需要，包含一种或多种第二离子传导聚合物的第二离子传导层可以使用上文所述的方法施用到隔离层。
可选地，本发明的第一和第二离子传导膜(各自包含第一离子传导层和隔离层)可以例如通过热压结合，来提供单个离子传导膜。在一个实施方案中，将第一离子传导膜的隔离层与第二离子传导膜的隔离层相结合。在该实施方案中，必须必需加入结合剂例如质子传导结合剂例如上文所述类型的离子传导聚合物的薄膜，来帮助结合该两个隔离层。在第二实施方案中，将第一离子传导膜的隔离层与第二离子传导膜的第一离子传导层相结合。在第三实施方案中，将第一离子传导膜的第一离子传导层与第二离子传导膜的第一离子传导层相结合。
本发明的离子传导膜可以用于任何需要离子传导膜，特别是质子传导膜的电化学装置中。因此，本发明的另一方面提供了电化学装置，其包括上文所述的离子传导膜。可选地，提供了上文所述的离子传导膜用于电化学装置中的用途。可以使用本发明的离子传导膜的电化学装置的例子包括但不限于燃料电池(例如PEM燃料电池(使用酸性电解质，其中质子是电荷载体)或碱性交换膜燃料电池(使用碱性电解质，其中氢氧根离子是电荷载体))、直接醇燃料电池、磷酸燃料电池(特别是具有支承性聚合物膜的那些，例如磷酸掺杂的聚苯并咪唑膜))、金属-空气电池(其中金属离子例如Li+、Zn2+是电荷载体)、氢气泵和电解器。在本发明的一个优选实施方案中，将该离子传导膜用于燃料电池中，例如氢提供燃料的PEMFC或DAFC(直接醇燃料电池)，例如DMFC或直接乙醇燃料电池。当本发明的离子传导膜用于氢提供燃料的PEMFC或DAFC中时，可以看到减少的反应物跨越，这使得阴极上混合电势减小，反应物燃料损耗减少，和对于氢提供燃料的PEMFC来说，过氧化物形成(其引起膜损坏)减少或消除。因此，本发明进一步提供催化剂涂覆的离子传导膜，其包括本发明的离子传导膜，和沉积在该离子传导膜的至少一侧上的电催化剂层。在一个实施方案中，该催化剂涂覆的离子传导膜结构具有沉积在该离子传导膜两侧上的电催化剂层。如果本发明的离子传导膜仅具有第一离子传导层，而无第二离子传导层，则隔离层可以与阳极电催化剂或阴极电催化剂任一个相邻。
电催化剂层包含电催化剂，其可以是细碎的金属粉末(金属黑)，或者可以是负载型催化剂，其中小金属颗粒分散在导电微粒载体上。该载体材料可以是碳、金属氧化物、氮化物或碳化物或者具有合适的高表面积的任何其他惰性导电载体。该电催化剂金属(主金属)合适地选自：
(i)铂族金属(铂、钯、铑、钌、铱和锇)，或者
(ii)金或银。
该主金属可以用与一种或多种其他贵金属例如钌或者贱金属例如钼、钨、钴、铬、镍、铁、铜或者其氧化物形成合金化或混合。优选该主金属是铂。如果该电催化剂是负载型催化剂，则主金属颗粒在碳载体材料上的负载量合适地是5-90wt％，优选地5-75wt％。
该电催化剂层可以合适地包含其他组分，例如离子传导聚合物，其被包含来改进该层内的离子传导率。在一个实施方案中，该电催化剂层可以进一步在阳极和/或阴极中包含一种或多种过氧化氢分解催化剂，和/或上文所述的一种或多种自由基清除剂，和/或一种或多种氧形成反应催化剂。用于制备包含这些组分的电催化剂层的制备路线将是本领域技术人员已知的。
本发明的又一方面提供了MEA，其包括上述离子传导膜或催化剂涂覆的离子传导膜。该MEA可以以多种方式构成，包括但不限于：
(i)本发明的离子传导膜可以夹在两个气体扩散电极(一个阳极和一个阴极)之间；
(ii)本发明的催化剂涂覆的离子传导膜仅用催化剂层在一侧上涂覆，并且夹在气体扩散层与气体扩散电极之间，该气体扩散层与离子传导膜用催化剂层涂覆的一侧接触；或者
(iii)本发明的催化剂涂覆的离子传导膜用催化剂层在两侧上涂覆，并且夹在两个气体扩散层之间。
阳极和阴极气体扩散层合适地基于常规的非织造碳纤维气体扩散基底例如硬片碳纤维纸(例如TGP-H系列碳纤维纸，可获自日本TorayIndustries Inc.)或者卷材(roll-good)碳纤维纸(例如H2315基系列，可获自德国Freudenberg FCCT KG；系列，可获自德国SGLTechnologies GmbH；系列，可获自美国Ballard MaterialProducts；或者NOS系列，可获自台湾CeTech Co.，Ltd.)，或者基于织造碳纤维布基底(例如SCCG系列碳布，可获自意大利SAATIGroup，S.p.A.；或者WOS系列，可获自台湾CeTech Co.，Ltd)。对于许多PEMFC(包括DMFC)应用来说，非织造碳纤维纸或织造碳纤维布基底典型地如下来改性：用疏水聚合物处理和/或施用微多孔层(其包含嵌入基底内或涂覆到平面上或者二者组合的微粒材料)，来形成气体扩散层。该微粒材料典型地是炭黑和聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)的混合物。合适地，该气体扩散层的厚度是100-300μm。优选存在微粒材料层，例如在与电催化剂层接触的气体扩散层的面上与PTFE相组合的炭黑。
该MEA可以进一步包含密封和/或增强MEA边缘区域的组分，如WO2005/020356中所述。该MEA通过本领域技术人员已知的常规方法来组装。
本发明的再一方面提供了燃料电池，其包括上述离子传导膜、催化剂涂覆的离子传导膜或MEA。
参考附图和以下实施例来进一步描述本发明，其全部是说明性的，而非意在限制。
图1的示意图显示了本发明的离子传导膜的一个实例。该图描述了离子传导膜(1)，其具有供给有氢的阳极侧和供给有氧的阴极侧。离子传导膜(1)包括第一离子传导层(2)、隔离层(3)和第二离子传导层(4)。第一离子传导层(2)和第二离子传导层(4)由上述一种或多种质子传导聚合物形成，并且可以增强或可以不增强。隔离层(3)包含上文所述的石墨烯基小片和任选的第二组分。
虽然图1显示了具有第一离子传导层(2)和第二离子传导层(4)的膜，但是对本领域技术人员来说很显然，该膜可以包含仅第一离子传导层(2)和隔离层(3)；在这种情况中，隔离层(3)可以与阴极侧相邻，或者可选地可以与阳极侧相邻。此外，图1显示了第一离子传导层(2)和第二离子传导层(4)具有类似厚度；对本领域技术人员来说很显然，这不重要，并且第一和第二离子传导层之一可以明显薄于另一个。
虽然图1中没有描述，但是对本领域技术人员来说，显然全部其他实施方案都处于本发明的范围内。
实施例
按照Tour等人在ACS Nano，2010，4(8)，第4806-4814页中公开的方法来制备氧化石墨烯。
该氧化石墨烯在水中的分散体通过在室温超声处理1.3wt％分散体30分钟来制备。该分散体然后通过添加3体积的水到1体积的分散体中来进一步稀释。
将15g的2wt％分散体(PFSA离聚物(Solvay)在50/50wt％水/异丙醇中)喷涂到保持在真空床上适当位置的受热的聚四氟乙烯片上。将足以形成约1μm厚度层的一定量的该氧化石墨烯分散体喷涂到该离聚物层上。最后，将另外15g的上述PFSA离聚物分散体喷涂到该氧化石墨烯层上，来形成本发明的离子传导膜(实施例1)。
对照离子传导膜(对比例1)通过将30g的上述PFSA分散体喷涂到受热的PTFE片上来制备。
这两个离子传导膜(实施例1和对比例1)在升高的温度和压力热压10分钟。
膜电极组件如下来制备：在升高的温度和压力将该膜热压到Pt黑电极2分钟，并且Pt负载量是3-3.85mg/cm2。在两种情况中膜厚度是约40μm。
电化学测试在6cm2活性区燃料电池中，在80℃使用环境压力和7psig压力来进行。气体在75℃加湿。在用供给到一个电极的200ml/min H2和供给到另一电极上的400ml/min N2，施加0.35-0.45V到电池上时，通过记录通过的电流来测量氢跨越。穿过膜的氢气的摩尔数由该电流来计算。膜阻力通过在环境压力，在H2/空气上0.5A/cm2的电流中断技术来测定。表1中给出了电流、计算出的H2跨越和膜阻力的结果：
表1
实施例1(具有隔离层)清楚地证实，当与对比例1(无隔离层)相比时，从阳极到阴极的H2跨越的降低，并且与对比例1相比，实施例1的膜阻力仅有小幅增加。

Claims (14)

1.离子传导膜，其包括：(i)第一离子传导层，其包含一种或多种第一离子传导聚合物；和(ii)隔离层，其包含石墨烯基小片。
2.根据权利要求1所述的离子传导膜，其中该隔离层是富含石墨烯的层，其中该层的至少80％由该石墨烯基小片组成。
3.根据权利要求2所述的离子传导膜，其中该隔离层由该石墨烯基小片组成。
4.根据权利要求3所述的离子传导膜，其中该隔离层包含除该石墨烯基小片之外的第二组分。
5.根据权利要求4所述的离子传导膜，其中该第二组分选自水、含水电解质或离聚物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的离子传导膜，其中该石墨烯基小片的x:y长宽比是0.1-10，x:z长宽比是至少10，和y:z长宽比是至少10。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的离子传导膜，其中该石墨烯基小片选自氧化石墨烯、磺化的氧化石墨烯、硫化石墨烯、氢氧化石墨烯、石墨烯碳酸酯和氮化石墨烯。
8.根据权利要求7所述的离子传导膜，其中该石墨烯基小片是氧化石墨烯。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的离子传导膜，其进一步包括第二离子传导层，该层包含一种或多种第二离子传导聚合物，其中该第二离子传导层施用到该隔离层不与该第一离子传导层接触的面上。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的离子传导膜，其中该隔离层的厚度是1nm-5μm。
11.催化剂涂覆的离子传导膜，其包括根据权利要求1-10中任一项所述的离子传导膜，和沉积在该离子传导膜的至少一侧上的电催化剂层。
12.根据权利要求11所述的催化剂涂覆的离子传导膜，其中电催化剂层沉积在该离子传导膜的两侧上。
13.膜电极组件，其包括根据权利要求1-10中任一项所述的离子传导膜。
14.膜电极组件，其包括根据权利要求11和12中任一项所述的催化剂涂覆的离子传导膜。
CN201380036378.0A 2012-07-10 2013-07-10 离子传导膜 Active CN104428938B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1212229.7 2012-07-10
GBGB1212229.7A GB201212229D0 (en) 2012-07-10 2012-07-10 Ion-conducting membrance
PCT/GB2013/051820 WO2014009721A1 (en) 2012-07-10 2013-07-10 Ion-conducting membrane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104428938A true CN104428938A (zh) 2015-03-18
CN104428938B CN104428938B (zh) 2018-10-09

Family

ID=46766404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380036378.0A Active CN104428938B (zh) 2012-07-10 2013-07-10 离子传导膜

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10811716B2 (zh)
EP (1) EP2873109B1 (zh)
JP (1) JP6312666B2 (zh)
KR (2) KR20150036012A (zh)
CN (1) CN104428938B (zh)
GB (1) GB201212229D0 (zh)
WO (1) WO2014009721A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110114512A (zh) * 2016-12-22 2019-08-09 庄信万丰燃料电池有限公司 具有层合结构的催化剂涂覆的膜

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014107026A (ja) * 2012-11-22 2014-06-09 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体
GB201416527D0 (en) 2014-09-18 2014-11-05 Univ Manchester Graphene membrane
EP3104433B1 (en) * 2015-06-12 2019-10-02 Nokia Technologies Oy Proton battery based on two-dimensional materials
US10784516B2 (en) 2015-06-25 2020-09-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Conductor, power storage device, electronic device, and method for forming conductor
GB201513288D0 (en) 2015-07-28 2015-09-09 Univ Manchester Graphene membrane
US20170093001A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Composite electrolyte film, electrochemical cell including the composite electrolyte film, and method of preparing the composite electrolyte film
DE102016102088A1 (de) * 2016-02-05 2017-08-10 Volkswagen Ag Membran, Membran-Elektroden-Einheit, Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung einer Membran
JP2018106956A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 旭硝子株式会社 固体高分子電解質膜、膜電極接合体および固体高分子形燃料電池
JP6858364B2 (ja) * 2016-12-27 2021-04-14 Ａｇｃ株式会社 固体高分子電解質膜の製造方法、膜電極接合体の製造方法および固体高分子形燃料電池の製造方法
KR102586427B1 (ko) * 2017-12-28 2023-10-06 현대자동차주식회사 고내구성 전해질막 및 이를 포함하는 막-전극 접합체
JP7120570B2 (ja) * 2018-08-31 2022-08-17 国立大学法人群馬大学 積層体ならびにその製造方法および用途
GB201816575D0 (en) 2018-10-11 2018-11-28 Seeds Capital Ltd Novel carbon nano-structures for energy generation and energy storage applications
GB201900646D0 (en) 2019-01-17 2019-03-06 Johnson Matthey Fuel Cells Ltd Membrane
CN113823820B (zh) * 2021-09-09 2023-03-21 深圳先进技术研究院 一种电池隔膜用材料、材料制备方法及电池隔膜
WO2023121854A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Hyzon Motors Inc. Reinforced proton exchange membrane
IL298456A (en) * 2022-11-21 2024-06-01 Ariel Scient Innovations Ltd Lightweight portable device for generating electricity and method for generating electricity

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101326220A (zh) * 2005-12-07 2008-12-17 3M创新有限公司 增强的离子传导膜
US20110159404A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Polyolefin Support to Prevent Dielectric Breakdown in PEMS

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6254978B1 (en) 1994-11-14 2001-07-03 W. L. Gore & Associates, Inc. Ultra-thin integral composite membrane
US5599614A (en) 1995-03-15 1997-02-04 W. L. Gore & Associates, Inc. Integral composite membrane
DE19629154C2 (de) * 1996-07-19 2000-07-06 Dornier Gmbh Bipolare Elektroden-Elektrolyt-Einheit
DE19646487C2 (de) 1996-11-11 1998-10-08 Forschungszentrum Juelich Gmbh Elektroden-Elektrolyt-Einheit für eine Brennstoffzelle
US6110330A (en) 1999-06-28 2000-08-29 Trace Storage Technology Corp Process for bonding lubricant to magnetic disk
US7541308B2 (en) 2001-04-11 2009-06-02 Cabot Corporation Fuel cells and other products containing modified carbon products
JP2005032520A (ja) 2003-07-10 2005-02-03 Fujitsu Ltd 燃料電池及びその製造方法
GB0319780D0 (en) 2003-08-22 2003-09-24 Johnson Matthey Plc Membrane electrode assembly
KR100637169B1 (ko) * 2004-08-30 2006-10-20 삼성에스디아이 주식회사 복합전해질막
KR100683790B1 (ko) * 2005-07-12 2007-02-15 삼성에스디아이 주식회사 무기 전도체를 이용한 수소이온 전도성 복합막 및 그의제조방법
JP2007207651A (ja) 2006-02-03 2007-08-16 Toppan Printing Co Ltd 結着剤、膜電極接合体および燃料電池
DE102006012907A1 (de) * 2006-03-10 2007-09-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Elektroden-Membran-Einheit und Brennstoffzelle
US8709213B2 (en) 2007-05-14 2014-04-29 Northwestern University Composite graphene oxide-polymer laminate and method
JP5292742B2 (ja) 2007-08-21 2013-09-18 凸版印刷株式会社 固体酸を用いた燃料電池および固体酸の製造方法
GB0804185D0 (en) 2008-03-07 2008-04-16 Johnson Matthey Plc Ion-conducting membrane structures
US9142853B2 (en) * 2009-04-01 2015-09-22 Sharp Kabushiki Kaisha Fuel cell stack and electronic device provided with the same
JP5627198B2 (ja) * 2009-05-27 2014-11-19 日東電工株式会社 プロトン伝導性高分子電解質膜とそれを用いた膜−電極接合体および高分子電解質型燃料電池
JP5482110B2 (ja) * 2009-11-04 2014-04-23 富士電機株式会社 固体酸及びその製造方法
GB201000743D0 (en) * 2010-01-18 2010-03-03 Univ Manchester Graphene polymer composite
US20120021224A1 (en) 2010-07-23 2012-01-26 Clean Energy Labs, Llc Graphene/graphene oxide platelet composite membranes and methods and devices thereof
US20120308851A1 (en) * 2010-12-17 2012-12-06 Takashi Akiyama Fuel cell system and method for controlling the same
TWI525881B (zh) * 2010-12-30 2016-03-11 財團法人工業技術研究院 具低穿透率之有機無機混成之複合質子交換膜
KR20130027907A (ko) * 2011-09-08 2013-03-18 현대자동차주식회사 연료전지용 탄화수소계 복합 전해질막
JP2014107026A (ja) 2012-11-22 2014-06-09 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101326220A (zh) * 2005-12-07 2008-12-17 3M创新有限公司 增强的离子传导膜
US20110159404A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Polyolefin Support to Prevent Dielectric Breakdown in PEMS

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHI-YUNG TSENG,ETAL: "Sulfonated Polyimide Proton Exchange Membranes with Graphene Oxide Show Improved Proton Conductivity,Methanol Crossover Impedance and Mechanical Properties", 《ADVANCED ENERGY MATERIALS》 *
HADIS ZARRIN,ETAL: "Functionalized Graphene Oxide Nanocomposite Membrane for Low Humidity and High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells", 《JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C》 *
YONGCHAO SI,ETAL: "Trilayer Membranes with a Methanol-Barrier Layer", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》 *
YUYAN SHAOA，ETAL: "Highly durable graphene nanoplatelets supported Pt nanocatalysts for oxygen reduction", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110114512A (zh) * 2016-12-22 2019-08-09 庄信万丰燃料电池有限公司 具有层合结构的催化剂涂覆的膜
CN110114512B (zh) * 2016-12-22 2021-08-10 庄信万丰燃料电池有限公司 具有层合结构的催化剂涂覆的膜
CN113529121A (zh) * 2016-12-22 2021-10-22 庄信万丰燃料电池有限公司 具有层合结构的催化剂涂覆的膜

Also Published As

Publication number Publication date
EP2873109B1 (en) 2018-11-14
WO2014009721A1 (en) 2014-01-16
CN104428938B (zh) 2018-10-09
KR20150036012A (ko) 2015-04-07
JP2015529936A (ja) 2015-10-08
US20150180073A1 (en) 2015-06-25
JP6312666B2 (ja) 2018-04-18
KR102300275B1 (ko) 2021-09-09
US10811716B2 (en) 2020-10-20
KR20200123276A (ko) 2020-10-28
GB201212229D0 (en) 2012-08-22
EP2873109A1 (en) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104428938B (zh) 离子传导膜
CN109417180B (zh) 膜电极组件及其制备方法和包括该膜电极组件的燃料电池
JP6239698B2 (ja) メンブラン
CN102130340A (zh) 具有层状电极的燃料电池
JP4410156B2 (ja) 燃料電池用電解質膜及びこれを含む燃料電池
CN114402465A (zh) 膜电极组件
JP6104259B2 (ja) イオン伝導性膜
JP5427487B2 (ja) 燃料電池
KR20120001266A (ko) 연료 전지용 막-전극 접합체, 연료 전지 및 그 제조방법
KR101312971B1 (ko) 불소계 이오노모를 이용하여 표면 개질한 탄화수소계 고분자 전해질 분리막, 막 전극 접합체 및 연료전지
US10396383B2 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell comprising the same
JP5458774B2 (ja) 電解質膜−電極接合体
KR101343077B1 (ko) 연료 전지용 전극, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 연료 전지용 막-전극 접합체 및 연료 전지 시스템
JP2010257669A (ja) 膜電極接合体及びその製造方法並びに固体高分子形燃料電池
KR20230080750A (ko) 패턴화된 금속 박막을 포함한 고분자 전해질 막 복합체 및 이를 포함하는 막-전극 어셈블리
KR20160083713A (ko) 수소·산소 제거층을 포함하는 연료전지용 고분자 전해질 막, 이를 포함하는 막-전극 접합체 및 연료전지
GB2464707A (en) Ion - Conducting Membrane Structures
CN115039262A (zh) 聚合物电解质膜和包括该聚合物电解质膜的膜-电极组件
EP2219257A1 (en) Fuel cell comprising an ion-conductive membrane
KR20170069596A (ko) 막 전극 접합체, 이를 포함하는 연료 전지 및 이의 제조방법
KR20170097415A (ko) 막 전극 접합체, 이를 포함하는 연료 전지 및 이의 제조방법
KR20080045456A (ko) 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: London

Patentee after: Johnson Matthey Hydrogen Technology Co., Ltd.

Address before: London

Patentee before: JOHNSON MATTHEY FUEL CELLS LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder