CN111139497A - 一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法 - Google Patents

一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111139497A
CN111139497A CN202010073221.7A CN202010073221A CN111139497A CN 111139497 A CN111139497 A CN 111139497A CN 202010073221 A CN202010073221 A CN 202010073221A CN 111139497 A CN111139497 A CN 111139497A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer electrolyte
solid polymer
membrane electrode
electrode assembly
titanium
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
CN202010073221.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111139497B (zh
Inventor
吕洪
王森
周伟
张存满
沈亚皓
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.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
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 Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN202010073221.7A priority Critical patent/CN111139497B/zh
Publication of CN111139497A publication Critical patent/CN111139497A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111139497B publication Critical patent/CN111139497B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • 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
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

本发明提供了一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法，包括固体聚合物电解质膜、在固体聚合物电解质膜两侧的阴极和阳极催化剂涂覆层，阴极和阳极催化剂涂覆层两侧处分别设有阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，通过一定工艺组合在一起成为膜电极组件；其中，所述的阳极催化剂为内部为氧化钌、外部为氧化铱的核壳结构催化剂；所述的阳极气体扩散层为多孔钛板或泡沫钛并含有所述的核壳结构催化剂；所述的一定工艺组合为热压工艺形成组件；本发明提供的膜电极组件可实现低成本、高活性、长寿命的SPE电解槽应用。

Description

一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法
技术领域
本发明属于电解水制氢技术领域，具体涉及SPE电解槽用膜电极组件及制备方法。
背景技术
利用可再生能源制氢将水转化为清洁氢，不仅制备得到高纯度的氢(高达99.999％)，无需二次提纯，直接可以供氢燃料电池使用，还可以降低了制氢成本，对于规模化发展氢燃料电池汽车进行了有力支撑。固体聚合物电解质(SPE)电解技术是一种新兴的电解水技术，SPE电解槽具有结构紧凑，电流密度高，耐压力大，制氢纯度高等优点，引起了大量的关注。
固体聚合物电解质电解槽结构中，由固体聚合物电解质膜和分别置于电解质膜两侧的阴极和阳极催化剂涂覆膜和分别位置于阴极和阳极催化剂涂覆膜两侧的阴极和阳极扩散层组成的组件称为膜电极组件。电解槽水解原理为水(H2O)在阳极催化剂涂覆膜侧失去电子生成氧气(O2)和氢离子(H+)，H+通过电解质膜到达阴极侧，在阴极催化剂的催化作用下生成氢气(H2)。生成的O2和H2分别通过阳极和阴极气体扩散层(GDL)排出电解槽。可见，膜电极组件对电解槽的经济成本、水解效率、运行寿命和功率能耗等方面有着关键性影响。然而，目前，膜电极组件中存在着催化剂的高成本，阳极侧反应动力学缓慢引起的较大的过电势，大电流密度下较低的传质效率引起水解效率不足，运行寿命有待提升等问题因此，在一定程度上抑制了固体聚合物电解质电解槽的规模化发展。
针对上述问题，研究者们分别采用了不同的改性和优化手段来降低膜电极组件成本，提升其水解效率和运行寿命。Faustini团队通过蒸发自组装机制，采用喷雾干燥法制备了高于商业IrO2的高度多孔Ir0.7Ru0.3O2的阳极低铱含量的混合氧化物，并利用转印法制备了膜电极组件，降低了膜电极组件的成本(Advanced Energy Materials,2018,1802136)。JANG等人采用电沉积将阳极催化剂IrO2沉积在钛纸(网)气体扩散层上，以便增加电极和电解液的接触界面，提高阳极催化剂利用率，降低膜电极组件用阳极催化剂的成本，提高电解水效率(美国专利US 20190071786A1)。俞红梅课题组通过优化膜电极组装时的加热稳定和不同组装压力来降低接触界面阻抗，提高电解水效率及运行寿命(中国专利CN201610861749)。然而，以往的优化或改性手段很少有做到在降低膜电极组件催化剂成本的同时能够保持高的水解效率和长期的运行寿命，这对进一步提高固体聚合物电解槽规模化推广是不利的。
发明内容
本发明基于上述技术存在的不足，提供一种SPE电解槽用膜电极组件及制备方法。
基于上述技术存在的不足，本发明采用以下技术方式来实现：
一种SPE电解槽用膜电极组件及制备方法，包括固体聚合物电解质膜、在固体聚合物电解质膜两侧的阴极和阳极催化剂涂覆层，阴极和阳极催化剂涂覆层两侧处分别设有阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，通过一定工艺组合在一起成为膜电极组件；其中，所述的阳极催化剂为内部为氧化钌、外部为氧化铱的核壳结构催化剂；所述的阳极气体扩散层为多孔钛板，泡沫钛或钛网并含有所述的核壳结构催化剂；所述的一定工艺组合为热压工艺形成组件；
较佳地，所述的阳极催化剂为非晶氧化铱自组装生长在氧化钌的表面(RuO2@IrOx)的核壳催化剂；
较佳地，所述的阳极催化剂制备方法为将IrCl3、H2IrCl6、K2IrCl6中的至少一种加入RuO2的水、乙醇或异丙醇的一种或多种混合分散溶液中，加入NH3 H2O、NaOH、KOH碱性水溶液中的至少一种，将所得的沉淀物收集，放置于真空烘箱60～80℃烘干，随后在350～650℃温度下加热处理0.5～3h；
较佳地，所述的多孔钛板，泡沫钛或钛网在与阳极催化剂层接触的一侧表面含有RuO2@IrOx；
较佳地，所述的泡沫钛含有RuO2@IrOx的制备方法为将IrCl3、H2IrCl6、K2IrCl6中的至少一种加入RuO2的水、乙醇或异丙醇的一种或多种混合分散溶液中，将多孔钛板，泡沫钛或钛网加浸置入于该溶液中，再滴加NH3 H2O、NaOH、KOH碱性水溶液中的至少一种，沉淀物聚集在多孔钛板，泡沫钛或钛网的表面，将所得的组件放置于真空烘箱60～80℃烘干，随后在300～350℃温度下加热处理0.5～1h；
或，将采用上述方法得到的RuO2@IrOx与聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比(70～90):(30～10)机械球磨混合均匀后涂覆在泡沫钛的表面，随后在300～350℃温度下加热处理0.5～1h；
较佳地，所述的泡沫钛表面RuO2@IrOx的担载量为0.01～1mg cm-2；
较佳地，所述的阳极催化剂RuO2@IrOx通过转印法、喷涂法、丝网印刷法中的至少一种方法制备在固体聚合物电解质膜上；
较佳地，所述的阳极催化剂RuO2@IrOx在固体聚合物电解质膜上的担载量为0.01～2.5mg cm-2；
较佳地，所述的SPE电解槽用膜电极组件组装时需要进行热压，热压时将泡沫钛在含阳极催化剂RuO2@IrOx的一侧，采用水，乙醇，异丙醇中的至少一种进行润湿，后将各组件组装并在100～160℃、压力0.1～1MPa的热压台上进行热压。
较佳地，所述的一种SPE电解槽用膜电极组件在固体聚合物电解质电解水制氢中的应用，尤其是在低成本、高活性、长寿命的固体聚合物电解质电解槽中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的方法制备了非晶氧化铱自组装于氧化钌表面，得到核壳结构的RuO2@IrOx阳极催化剂，一方面，成本低的Ru来减少Ir的使用量可以降低催化剂使用成本；另一方面，核壳结构的RuO2@IrOx存在异质结作用，增加了电荷传导能力，提高了水解的效率。
本发明的方法采用核壳结构的RuO2@IrOx对膜电极组件中的泡沫钛阳极气体扩散层进行表面处理，使泡沫钛与阳极催化涂覆层接触侧的表面形成RuO2@IrOx的均匀包裹层，一方面，可以有效的防止阳极气体扩散层泡沫钛腐蚀，提高膜电极组件的耐久性；另一方面，可以有效减少泡沫钛直接与阳极催化剂涂覆层的界面接触阻抗。
本发明的方法将RuO2@IrOx阳极催化剂涂覆层和含RuO2@IrOx阳极气体扩散层泡沫钛制备成膜电极组件，不仅可以有效降低水解过程中的电位，而且电解槽的电荷转移阻抗与欧姆阻抗则都有着明显的降低。本发明固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件尤其适于在低成本、高活性、长寿命的固体聚合物电解质电解槽中的应用。
附图说明
图1为固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件的结构示意图。图2为本发明的几种制备流程示意图，其中：(a)为RuO2@IrOx、(b)为阳极气体扩散层泡沫钛含RuO2@IrOx；(c)为膜电极组件。
图3为本发明实施例2制备的RuO2@IrOx的透射电子显微镜照片。
图4为本发明实施例2制备的(a)不含RuO2@IrOx泡沫钛和(b)含RuO2@IrOx泡沫钛的扫描电子显微镜照片。
图5为对比例1制备的不同膜电极组件在单电池中测得的槽电压图。
图6为对比例2制备的不同膜电极组件在单电池中测得的交流阻抗谱图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。本发明固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件，包括固体聚合物电解质膜1、在固体聚合物电解质膜两侧的阴极催化剂涂覆层2和阳极催化剂涂覆层3，阴极和阳极催化剂涂覆层两侧处分别设有阴极气体扩散层4和阳极气体扩散层5，组合在一起成为膜电极组件；其中，所述的阳极催化剂为内部为氧化钌，外部为氧化铱的核壳结构催化剂；所述的阳极气体扩散层为多孔钛板、泡沫钛或钛网并含有上述的核壳结构阳极催化剂。如图1所示。对于本发明的方法，以下结合实施例进行说明：
实施例1
如图2(a)所示，0.075g RuO2加入的200ml乙醇溶液中超声30min，将0.025g IrCl3加入RuO2的乙醇溶液，继续超声30min，随后逐滴加入0.01M NaOH水溶液，直至混合溶液pH≥10保持两个小时，将所得的沉淀物收集，放置于真空烘箱60℃烘干，随后在450℃温度下处理1h得到RuO2@IrOx的核壳材料。
如图2(b)所示将得到的RuO2@IrOx与聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比70:30机械球磨混合均匀后涂覆在泡沫钛的表面，随后在350℃温度下处理1h得到所述含有RuO2@IrOx的泡沫钛，泡沫钛表面RuO2@IrOx的担载量为0.05mg cm-2；
RuO2@IrOx和5％Nafion溶液按照质量比(80:20)分散在异丙醇水的混合液(异丙醇:水＝9:1)搅拌均匀得到浆料，通过丝网印刷法将RuO2@IrOx制备到固体聚合物电解质膜上Nafion 117上作为阳极催化剂层，RuO2@IrOx在Nafion 117上的担载量为1.5mg cm-2；阴极催化剂可用市场常见的40wt％Pt/C，阴极催化剂担负载量为0.5mg cm-2；阴极气体扩散层可以采用碳纸。如图2(c)将以上膜电极各组件进行热压，热压时将泡沫钛在含阳极催化剂RuO2@IrOx的一侧，采用异丙醇进行润湿，并与膜电极RuO2@IrOx催化层侧在160℃，压力0.8MPa的热压台上进行热压，制备得到膜电极组件。
实施例2
0.075g RuO2加入的180ml乙醇和20ml水的混合溶液中超声30min，将0.025g H2IrCl66H2O加入RuO2的乙醇水混合溶液，继续超声30min，随后逐滴加入氨水水溶液，直至混合溶液在pH＝12条件下保持两个小时，将所得的沉淀物收集，放置于真空烘箱80℃烘干，随后在400℃温度下处理1h得到RuO2@IrOx的核壳材料。图3为制备的RuO2@IrOx的核壳样品，可以看出RuO2核的大小约85nm，外壳IrOx约为8nm。
将上述得到的RuO2@IrOx的前驱体沉淀物烘干后的样品与聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比80:20机械球磨混合均匀后涂覆在泡沫钛的表面，随后在350℃温度下处理2h得到所述含有RuO2@IrOx的泡沫钛，泡沫钛表面RuO2@IrOx的担载量为0.01mg cm-2；图4为无RuO2@IrOx的泡沫钛(图4(a))和含有RuO2@IrOx的泡沫钛(图4(b))，可以看出RuO2@IrOx均匀包覆在泡沫钛上。
RuO2@IrOx和5％Nafion溶液按照质量比80:20分散在异丙醇水的混合液(异丙醇:水＝9:1)，超声1h，通过喷涂法将RuO2@IrOx喷涂到固体聚合物电解质膜上Nafion 117上作为阳极催化剂层，RuO2@IrOx在Nafion 117上的担载量为1mg cm-2；阴极催化剂可用市场常见的40wt％Pt/C，阴极催化剂担负载量为0.5mg cm-2；阴极气体扩散层可以采用碳纸。
将以上膜电极各组件进行热压，热压时将泡沫钛在含阳极催化剂RuO2@IrOx的一侧，采用异丙醇进行润湿，并与膜电极RuO2@IrOx催化层侧在140℃，压力1MPa的热压台上进行热压，制备得到膜电极组件。
对比例1
除采用无处理的泡沫钛作为阳极气体扩散层，采用RuO2@IrOx作为阳极催化层膜电极组件和实施例2制备相同。商业IrO2膜电极组件用来作为性能对比，其制备方法为商业IrO2和5％Nafion溶液按照质量比80:20分散在异丙醇水的混合液(异丙醇：水＝9:1)，超声1h，通过喷涂法将商业IrO2喷涂到固体聚合物电解质膜上Nafion 117上作为阳极催化剂层，商业IrO2在Nafion 117上的担载量为1mg cm-2；无处理的泡沫钛作为阳极气体扩散层，阴极催化剂可用市场常见的40wt％Pt/C，阴极催化剂担负载量为0.5mg cm-2；阴极气体扩散层可以采用碳纸。将以上膜电极各组件在140℃，压力1MPa的热压台上进行热压，制备得到采用RuO2@IrOx作为阳极催化层膜电极组件和商业IrO2膜电极组件。组装成单电池测试极化曲线，如图5所示，从测得的极化曲线可知，RuO2@IrOx作为阳极催化层膜电极组件明显低于商业IrO2膜电极组件的槽电压，与商业IrO2相比，本发明的RuO2@IrOx核壳材料作为阳极催化剂具有更加优异的电催化性能。
对比例2
采用RuO2@IrOx作为阳极催化层膜和采用含RuO2@IrOx的泡沫钛作为阳极气体扩散层的膜电极组件和实施例2制备相同；采用商业IrO2作为阳极催化层膜和采用含RuO2@IrOx的泡沫钛作为阳极气体扩散层的膜电极组件用来作为对比，商业IrO2作为阳极催化层的制备方法同对比例1，含RuO2@IrOx的泡沫钛的制备方法同实施例2，热压工艺同实施例2。如图5所示采用含RuO2@IrOx的泡沫钛作为阳极气体扩散层可有效降低槽电压，且根据图6电化学阻抗可知，含RuO2@IrOx的泡沫钛作为阳极气体扩散层可以有效降低电荷转移阻抗和欧姆阻抗，提高了传质效率。
上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件，其特征在于，包括固体聚合物电解质膜、在固体聚合物电解质膜两侧的阴极和阳极催化剂涂覆层，阴极和阳极催化剂涂覆层两侧处分别设有阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，组合在一起成为膜电极组件；其中，所述的阳极催化剂为内部为氧化钌、外部为氧化铱的核壳结构催化剂；所述的阳极气体扩散层为多孔钛板、泡沫钛或钛网并含有上述的核壳结构阳极催化剂。
2.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件，其特征在于，所述的阳极催化剂为非晶氧化铱自组装生长在氧化钌的表面的核壳催化剂。
3.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件，其特征在于，所述的多孔钛板、泡沫钛或钛网在与阳极催化剂层接触的一侧表面含有RuO2@IrOx。
4.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件，其特征在于，所述的多孔钛板、泡沫钛或钛网表面RuO2@IrOx的担载量为0.01～1mg cm-2。
5.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件，其特征在于，所述的阳极催化剂RuO2@IrOx在固体聚合物电解质膜上的担载量为0.01～2.5mg cm-2。
6.权利要求1所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件的制备方法，其特征在于，所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件组装时需要进行热压，热压前将多孔钛板、泡沫钛或钛网在含阳极催化剂RuO2@IrOx的一侧，采用水、乙醇、异丙醇中的至少一种进行润湿，后将各组件组装并在100～160℃、压力0.1～1MPa的热压台上进行热压。
7.根据权利要求6所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件的制备方法，其特征在于，所述的阳极催化剂的制备方法为将IrCl3、H2IrCl6、K2IrCl6中的至少一种加入RuO2的水、乙醇或异丙醇的一种或多种混合分散溶液中，加入NH3 H2O、NaOH、KOH碱性水溶液中的至少一种，将所得的沉淀物收集，放置于真空烘箱60～80℃烘干，随后在350～650℃温度下处理0.5～3h。
8.根据权利要求6所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件的制备方法，其特征在于，所述的多孔钛板，泡沫钛或钛网的制备方法为将IrCl3、H2IrCl6、K2IrCl6中的至少一种加入RuO2的水、乙醇或异丙醇的一种或多种混合分散溶液中，将多孔钛板、泡沫钛或钛网浸置于溶液中，再滴加NH3 H2O、NaOH、KOH碱性水溶液中的至少一种，沉淀物会聚集在多孔钛板，泡沫钛或钛网的表面，将所得的组件放置于真空烘箱60～80℃烘干，随后在300～350℃温度下处理0.5～1h；
或，将按照上述方法得到的RuO2@IrOx与聚四氟乙烯按照质量比(70～90):(30～10)机械球磨混合均匀后涂覆在泡沫钛的表面，随后在300～350℃温度下处理0.5～1h。
9.根据权利要求6所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件的制备方法，其特征在于，所述的阳极催化剂RuO2@IrOx通过转印法、喷涂法、丝网印刷法中的至少一种方法制备在固体聚合物电解质膜上。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件在电解水制氢中的应用。
CN202010073221.7A 2020-01-22 2020-01-22 一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法 Active CN111139497B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010073221.7A CN111139497B (zh) 2020-01-22 2020-01-22 一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010073221.7A CN111139497B (zh) 2020-01-22 2020-01-22 一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111139497A true CN111139497A (zh) 2020-05-12
CN111139497B CN111139497B (zh) 2022-11-29

Family

ID=70526930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010073221.7A Active CN111139497B (zh) 2020-01-22 2020-01-22 一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111139497B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113862697A (zh) * 2021-09-29 2021-12-31 中检陆桥(中山市)科技有限公司 一种多层pem膜水解臭氧装置
EP4130341A1 (de) * 2021-08-06 2023-02-08 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Elektrolysezelle zur polymerelektrolytmembran-elektrolyse und verfahren zu deren herstellung
WO2023036067A1 (zh) * 2021-09-09 2023-03-16 氢克新能源技术(上海)有限公司 一种气体扩散层及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110079518A1 (en) * 2008-06-09 2011-04-07 Masatsugu Morimitsu Anode for use in zinc and cobalt electrowinning and electrowinning method
US20150053574A1 (en) * 2012-06-08 2015-02-26 The Doshisha Metal electrowinning anode and electrowinning method
WO2017024410A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 The Governors Of The University Of Alberta Water oxidation reaction catalysts
CN109449466A (zh) * 2018-10-23 2019-03-08 山东潍氢动力科技有限公司 膜电极的制备方法、膜电极阳极催化层的制备方法
CN109638298A (zh) * 2018-12-07 2019-04-16 清华大学 一种3d结构一体化膜电极制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110079518A1 (en) * 2008-06-09 2011-04-07 Masatsugu Morimitsu Anode for use in zinc and cobalt electrowinning and electrowinning method
US20150053574A1 (en) * 2012-06-08 2015-02-26 The Doshisha Metal electrowinning anode and electrowinning method
WO2017024410A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 The Governors Of The University Of Alberta Water oxidation reaction catalysts
CN109449466A (zh) * 2018-10-23 2019-03-08 山东潍氢动力科技有限公司 膜电极的制备方法、膜电极阳极催化层的制备方法
CN109638298A (zh) * 2018-12-07 2019-04-16 清华大学 一种3d结构一体化膜电极制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARÍA ESCUDERO-ESCRIBANO ET AL.: "Importance of Surface IrOx in Stabilizing RuO2 for Oxygen Evolution", 《THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B》 *
ZHONG MA ET AL.: "Reaction mechanism for oxygen evolution on RuO2, IrO2, and RuO2@IrO2", 《JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4130341A1 (de) * 2021-08-06 2023-02-08 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Elektrolysezelle zur polymerelektrolytmembran-elektrolyse und verfahren zu deren herstellung
WO2023011781A1 (de) * 2021-08-06 2023-02-09 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Elektrolysezelle zur polymerelektrolytmembran-elektrolyse und verfahren zu deren herstellung
WO2023036067A1 (zh) * 2021-09-09 2023-03-16 氢克新能源技术(上海)有限公司 一种气体扩散层及其制备方法
CN113862697A (zh) * 2021-09-29 2021-12-31 中检陆桥(中山市)科技有限公司 一种多层pem膜水解臭氧装置
CN113862697B (zh) * 2021-09-29 2022-06-14 中检陆桥(中山市)科技有限公司 一种多层pem膜水解臭氧装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111139497B (zh) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111139497B (zh) 一种固体聚合物电解质电解槽用膜电极组件及制备方法
CN107858701B (zh) 一种用于固态聚合物水电解器的钛基析氢电极及其制备方法
CN108075139B (zh) 基于金属氧化物纳米带的有序化膜电极及其制备和应用
CN101463487B (zh) 用于电解水的质子交换膜电极制备方法
CN111266110B (zh) 一种以过渡金属掺杂氧化钛为载体的水电解制氢用阳极催化剂及其制备方法
CN111088504B (zh) 一种实用的二氧化碳还原膜电解器及其制备方法
CN110400953B (zh) 一种固体电解质水电解膜电极及其制备方法
CN108435157B (zh) 一种基于秸秆芯制备的片状金属氧化物纳米材料
CN111346642A (zh) 高分散金属纳米颗粒/生物质碳复合电极材料及其制备方法与应用
CN113881965B (zh) 一种以生物质碳源为模板负载金属纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用
CN115064710B (zh) 膜电极ccm及其制备方法、以及膜电极组件mea、燃料电池
CN108448138A (zh) 一种催化层全有序结构燃料电池电极和膜电极的制备方法
CN109921034B (zh) 一种阴离子交换膜燃料电池分级有序催化层的制备方法及应用
CN114583191A (zh) 一种电沉积制备直接甲醇燃料电池阳极催化剂的方法
CN113293406B (zh) 纳米电催化剂及合成方法、测试电极及制备方法
CN113652708B (zh) 一种Pt/Ni3N@Mo2C氢氧化氢析出电催化剂制备方法
CN113667995A (zh) 二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂及制备使用方法
CN117230458A (zh) 高熵Ni-Co-Fe-N-M氢氧化物复合材料及其制备和在电催化中的应用
CN1683596A (zh) 制氢与储氢一体化的方法
CN109888304A (zh) 一种膜电极、其制备方法以及一种燃料电池和燃料电池的制备方法
CN104916851B (zh) 一种催化层的制备方法
KR20190027251A (ko) 양성자 교환막 물 전해 장치용 막 전극 접합체 및 양성자 교환막 물 전해 장치용 막 전극 접합체의 제조 방법
CN110165241B (zh) 一种基于石墨化碳的燃料电池耐腐蚀微孔层及其制备方法
CN113611873B (zh) 一种so2去极化电解池阳极支撑体的制备及其铺设方法
CN213304173U (zh) 一种可增强产电的碳化镍阴极和碳化镍阴极微生物燃料电池反应器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant