CN112952107A - 一种具有纤维结构的电极材料与制备和应用 - Google Patents

一种具有纤维结构的电极材料与制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112952107A
CN112952107A CN201911259321.2A CN201911259321A CN112952107A CN 112952107 A CN112952107 A CN 112952107A CN 201911259321 A CN201911259321 A CN 201911259321A CN 112952107 A CN112952107 A CN 112952107A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spinning
electrode material
electrode
acid
platinum
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.)
Pending
Application number
CN201911259321.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王素力
夏章讯
孙公权
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.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
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 Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201911259321.2A priority Critical patent/CN112952107A/zh
Priority to US17/595,033 priority patent/US20220246945A1/en
Priority to EP19955697.8A priority patent/EP4075551A1/en
Priority to PCT/CN2019/125655 priority patent/WO2021114317A1/zh
Publication of CN112952107A publication Critical patent/CN112952107A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
    • 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
    • H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
    • 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
    • H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
    • H01M2004/8684—Negative electrodes
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

发明涉及一种新型复合纤维结构电极及其制备方法与应用，具体地说这种纤维结构电极是微米或亚微米结构的纳米纤维结构，直径尺寸范围为20至500nm，纤维结构中还包括孔径为纳米级的多孔结构，孔径尺寸范围为1至50nm；电极材料的孔隙率为20至80％，由贵金属催化剂、有机磷酸基材料以及纺丝高分子组成，其具有可调控的纤维直径，纤维成分比例、孔隙率均可调节，结构有序可控：采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料的纤维直径、孔密度均可通过制备过程参数进行控制；其具有传质性能好，贵金属利用率高，离子传输效率高，实用性强等特点，其可作为高温聚合物电解质膜燃料电池的多孔电极，用于高温质子交换膜燃料电池电极中。

Description

一种具有纤维结构的电极材料与制备和应用
技术领域
本发明涉及一种新型复合纤维结构电极及其制备方法，具体地说这种纤维结构电极由贵金属催化剂、有机磷酸基材料以及纺丝高分子组成，其具有可调控的纤维直径，纤维成分比例、孔隙率均可调节，其可用于高温质子交换膜燃料电池电极中。
本发明还涉及上述复合材料的制备方法。
背景技术
基于磷酸电解质的高温(150-200℃)聚合物电解质膜燃料电池，由于其较高的工作温度具有较快的电极反应过程动力学以及对阳极CO等毒化物种较强的耐受性，是一种极有潜力的新型燃料电池技术，可对甲醇等液体燃料经过重整之后的富氢燃料直接利用，在交通工具、移动备用电源等传统油机替代领域具有广阔的应用前景。但与此同时，由于磷酸电解质的引入，其对铂基催化剂较强的吸附作用，严重降低了阴阳极电化学反应过程，并占据了有效活性位，对电极具有较强的毒化作用。与此同时，电极中的离子传输依赖于液体磷酸介质，其流动性极易导致电极中的磷酸流失，影响电极的长期稳定性，因此，亟待开发具有抗磷酸毒化且磷酸稳定的新型电极结构。
具有有序纤维结构的电极材料在电子、能源、生物医药等领域具有巨大的应用潜力。电极中适用于电化学环境的导电材料通常为基于碳的各类纳米材料，例如碳纳米管、石墨烯、活性炭等。这类材料具有的一个显著特点为其通常呈现出柔性特征，且在构成多孔电极的过程中，其孔结构多为由粒子堆积而成二级孔结构。在燃料电池电极等的应用领域，结构上的孔结构控制构造以及电荷、物质传导的可控性是研究电极基本过程、阐释电极电化学行为、提升电极性能的基本要求。传统电极制备方法中，将电极材料浆液通过各类涂布技术在基底上构筑交联堆积而成的电极层，往往具有不可控的孔隙率、孔尺寸以及孔道形状，难以实现电极性能构效的深入研究，也难以实现电极性能的提升。鉴于此，开发一种孔尺寸、孔隙率均可控，且制备过程简单易行、适用于绝大多数电极材料的电极制备方法，是目前多孔电极发展的关键之一。
发明内容
本发明将制备一种纤维结构的电极材料，这种复合纤维结构电极具有基于铂基的电催化材料、有机磷酸基材料与纺丝高分子材料，在微观形貌上具有纳米纤维的结构，同时还具有多孔的形貌特征，此结构的电极材料由静电纺丝技术制备而成，可作为高温聚合物电解质膜燃料电池的多孔电极。
为实现上述目的，本发明采用以下具体方案来实现：
一种具有纤维结构的电极材料，其为直径是微米或亚微米结构的纳米纤维结构，直径尺寸范围为20至500nm，纤维结构中还包括孔径为纳米级的多孔结构，孔径尺寸范围为1至50nm；电极材料的孔隙率为20至80％。
所述纳米纤维结构的直径优选范围为50nm至200nm，孔径尺寸优选范围为5nm-10nm；电极材料的孔隙率优选范围为50-75％。
所述纳米纤维结构材料的构成组分包括电催化活性材料、具有离子传导功能的有机磷酸材料以及纺丝高分子材料，所述纺丝高分子材料和电催化活性材料构成纳米纤维的主体，交织后构成电极材料；所述镶嵌于主体上的有机磷酸材料构成纳米纤维的多孔结构，负载后有机磷酸材料多孔结构孔径尺寸范围为1nm至50nm，孔隙率为40至60％。
所述电催化活性材料包括铂和/或铂与铁、镍、钴、铜、金、银、钯中的任一一种或二种以上的合金；所述有机磷酸材料包括全氟磷酸聚合物、膦基聚羧酸、膦酸亚基聚羧酸、磷基杂多酸及它们三者中任一衍生物材料中的一种或二种以上；所述纺丝高分子材料包括聚丙烯酸、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的任一一种或二种以上。
所述电催化活性材料和有机磷酸材料的质量比为10:1至1:1之间，优选范围为5:1至2:1之间；铂合金中铂与铁、镍、钴、铜、金、银、钯中任一一种或二种以上的合金中铂的质量比为5:1至1:5，优选范围为5:1至1:1之间；所述纺丝高分子材料与电催化活性材料的质量比为5:1至1:5之间。
所述纤维结构电极材料的制备方法，包括以下制备步骤，
1)复合纺丝溶液制备：
将铂的前躯体，或铂的前躯体与铁、镍、钴、铜、金、银、钯的前躯体中的任一一种或两种以上按照物质的量之比为5:1至1:5溶于溶剂中，使得铂的质量浓度为0.1％至5％，充分溶解后备用；
将有机磷酸材料加入到上述溶液中，使有机磷酸材料质量浓度为0.1％至5％，搅拌2至48h，充分溶解均匀后待用；
将纺丝高分子加入到上述溶液中，使上述纺丝高分子质量浓度为1％至20％，在室温至60-80℃条件下充分溶解均匀后待用；
将上述复合溶液在持续搅拌的条件下，80至140℃持续反应2h至8h，冷却至室温并持续搅拌1至4h待用，得纺丝胶体溶液；
2)采用静电纺丝制备得纤维结构电极材料。
将上述步骤a制备的纺丝胶体溶液置于纺丝注射装置的入口，进料速度为0.1至2mL/min，针头距离接收器为5至20cm，接收器材料为碳纤维、碳纸、碳布中的一种，纺丝电位为10至30kV，纺丝时间为10至600min；由此制得纤维结构电极材料。
所述铂的前躯体氯铂酸、醋酸铂、二亚硝基二氨合铂中的一种或二种以上；所述铁、镍、钴、铜、金、银、钯的前躯体分别为硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜、氯金酸、硝酸银、氯钯酸；所述溶剂为水、二甲基甲酰胺、甲醇、乙二醇或乙醇中的一种或二种以上；所述有机磷酸包括全氟磷酸聚合物、膦基聚羧酸、膦酸亚基聚羧酸、磷基杂多酸及它们三者中任一衍生物材料中的一种或二种以上；所述纺丝高分子为聚丙烯酸、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上。
复合溶液反应后得到纺丝胶体溶液中电催化活性材料的金属离子完全还原为粒径2-10nm的纳米粒子。
所述纤维结构电极材料的在高温聚合物电解质膜燃料电池中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.结构有序可控：采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料的纤维直径、孔密度均可通过制备过程参数进行控制；
2.传质性能好：采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料，由于其孔隙率提高，孔隙有序，传质性能更优；
3.贵金属利用率高：采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料，贵金属表面可大部分暴露于传质通道中，从而具有较高的利用率；
4.离子传输效率高：采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料，离子传输通道锚定于催化材料表面，可大幅强化离子传输过程。采用本发明所述方法制备的电极材料(实施例1)与不采用有机磷酸材料锚定的电极材料(对比例2)相比，电极磷酸含量大幅提高，离子电导率也大幅提高，如图3所示；
5.磷酸毒化作用降低：采用本发明所述方法制备的纤维结构电极含磷酸官能团被锚定于纤维多孔结构中，不直接包覆贵金属活性材料，其毒化作用显著降低。如图4所示，采用本发明所述方法制备的电极材料(实施例1与实施例2)与传统电极材料(对比例1)相比，活化极化区性能明显提升，表明电极材料中催化活性表面积更多的暴露于界面；
6.磷酸稳定性高：锚定的磷酸官能团可吸附游离的磷酸，使电极中的磷酸不易流失，电极稳定性增强；
7.实用性强：相比于其他制备方法，本方法的静电纺丝法制备过程，可控性强，减少了其他方法带来的不可控因素，实用性强。
附图说明
图1本发明所述纤维结构电极材料与传统结构电极结构示意图。
图2一种采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料的扫描电镜照片(实施例1)。可以看出此纤维结构电极材料呈现出十分规则有序的纤维结构，纤维直径大小约为100nm。
图3一种采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料(实施例1)与未含有有机磷酸材料的电极材料(对比例2)磷元素含量与离子电导率对比。
图4一种采用本发明所述方法制备的纤维结构电极材料应用于高温电解质膜燃料电池性能测试结果曲线(实施例1、2与对比例1)。由图可以看出，采用本发明方法制备的纤维结构电极材料电池性能明显提升。
具体实施方式
以下通过实例对本发明作详细描述，但本发明不仅限于以下实施例。
实施例1：
a.复合纺丝溶液制备
将一定质量的氯铂酸，加入二甲基甲酰胺溶剂中，使得贵金属质量浓度为5％，充分溶解后备用。将一定质量的全氟磷酸聚离子，加入到上述溶液中，使其质量浓度为0.5％，搅拌2h。将一定质量的聚丙烯酸，加入到上述溶液中，使其质量浓度为5％，在室温条件下，搅拌2h，充分溶解均匀后待用。
将上述复合溶液在持续搅拌的条件下，油浴加热至120℃，持续反应4h，冷却至室温，持续搅拌1h待用。
b.纤维结构电极材料的静电纺丝制备
将上述步骤a制备的纺丝胶体溶液置于纺丝注射装置的入口，进料速度为0.6mL/min，针头距离接收器为10cm，接收器材料为铝箔，纺丝电位为20kV，纺丝时间为30min。由此制得纤维结构电极材料。扫描电镜照片显示，其直径尺寸范围为100至200nm，多孔结构孔径尺寸范围为10至20nm；材料孔隙率为50％。
电极贵金属载量约为1.5mg cm-2，并与商品阳极气体扩散电极以及商品后浸渍磷酸电解质膜(酸含量约为原电解质膜质量的450-500％)在140摄氏度条件下压合制备膜电极，进行表征测试，结果如图4所示。
对比例1：
a.催化剂浆液的制备
将一定量的60％贵金属载量的商品Pt/C催化剂，加入其10倍质量的水与10倍质量的乙醇，以及占催化剂质量10％的聚四氟乙烯混合均匀，超声分散10分钟备用；
b.喷涂法催化层制备
将上述步骤a制备的催化剂浆液喷涂于气体扩散层上，使得贵金属载量约为1.5mgcm-2，并与商品阳极气体扩散电极以及商品后浸渍磷酸电解质膜(酸含量约为450-500％)在140摄氏度条件下压合制备膜电极，进行表征测试。
对比例2：
a.复合纺丝溶液制备
将一定质量的氯铂酸，加入二甲基甲酰胺溶剂中，使得贵金属质量浓度为5％，充分溶解后备用。将一定质量的聚丙烯酸，加入到上述溶液中，使其质量浓度为5％，在室温条件下，搅拌2h，充分溶解均匀后待用。
将上述复合溶液在持续搅拌的条件下，油浴加热至120℃，持续反应4h，冷却至室温，持续搅拌1h待用。
b.纤维结构电极材料的静电纺丝制备
将上述步骤a制备的纺丝胶体溶液置于纺丝注射装置的入口，进料速度为0.6mL/min，针头距离接收器为10cm，接收器材料为铝箔，纺丝电位为20kV，纺丝时间为30min。由此制得纤维结构电极材料。扫描电镜照片显示，其直径尺寸范围为100至200nm，多孔结构孔径尺寸范围为10至20nm；材料孔隙率为50％。
实施例2：
a.复合纺丝溶液制备
将一定质量的氯铂酸与硝酸钴加入二甲基甲酰胺溶剂中，使得贵金属质量浓度为5％，贵金属与钴的摩尔比为5:1，充分溶解后备用。将一定质量的全氟磷酸聚离子，加入到上述溶液中，使其质量浓度为0.5％，搅拌2h。将一定质量的聚丙烯酸，加入到上述溶液中，使其质量浓度为5％，在室温条件下，搅拌2h，充分溶解均匀后待用。
将上述复合溶液在持续搅拌的条件下，油浴加热至120℃，持续反应4h，冷却至室温，持续搅拌1h待用。
b.纤维结构电极材料的静电纺丝制备
将上述步骤a制备的纺丝胶体溶液置于纺丝注射装置的入口，进料速度为0.6mL/min，针头距离接收器为10cm，接收器材料为铝箔，纺丝电位为20kV，纺丝时间为30min。由此制得纤维结构电极材料。扫描电镜照片显示，其直径尺寸范围为50至80nm，多孔结构孔径尺寸范围为5至7nm；材料孔隙率为70％。
电极贵金属载量约为1.5mg cm-2，并与商品阳极气体扩散电极以及商品后浸渍磷酸电解质膜(酸含量约为原电解质膜质量的450-500％)在140摄氏度条件下压合制备膜电极，进行表征测试，结果如图4所示。
实施例3：
a.复合纺丝溶液制备
将一定质量的氯铂酸与硝酸镍加入二甲基甲酰胺溶剂中，使得贵金属质量浓度为5％，贵金属与钴的摩尔比为3:1，充分溶解后备用。将一定质量的膦酸亚基聚羧酸，加入到上述溶液中，使其质量浓度为0.5％，搅拌2h。将一定质量的聚丙烯酸，加入到上述溶液中，使其质量浓度为5％，在室温条件下，搅拌2h，充分溶解均匀后待用。
将上述复合溶液在持续搅拌的条件下，油浴加热至120℃，持续反应4h，冷却至室温，持续搅拌1h待用。
b.纤维结构电极材料的静电纺丝制备
将上述步骤a制备的纺丝胶体溶液置于纺丝注射装置的入口，进料速度为0.6mL/min，针头距离接收器为10cm，接收器材料为铝箔，纺丝电位为20kV，纺丝时间为30min。由此制得纤维结构电极材料。扫描电镜照片显示，其直径尺寸范围为150至200nm，多孔结构孔径尺寸范围为5至10nm；材料孔隙率为80％。
实施例4：
a.复合纺丝溶液制备
将一定质量的氯铂酸与硝酸铁加入二甲基甲酰胺溶剂中，使得贵金属质量浓度为7％，贵金属与钴的摩尔比为3:1，充分溶解后备用。将一定质量的有机磷钨酸，加入到上述溶液中，使其质量浓度为0.5％，搅拌2h。将一定质量的聚丙烯酸，加入到上述溶液中，使其质量浓度为5％，在室温条件下，搅拌2h，充分溶解均匀后待用。
将上述复合溶液在持续搅拌的条件下，油浴加热至120℃，持续反应4h，冷却至室温，持续搅拌1h待用。
b.纤维结构电极材料的静电纺丝制备
将上述步骤a制备的纺丝胶体溶液置于纺丝注射装置的入口，进料速度为0.6mL/min，针头距离接收器为10cm，接收器材料为铝箔，纺丝电位为20kV，纺丝时间为30min。由此制得纤维结构电极材料。扫描电镜照片显示，其直径尺寸范围为50至80nm，多孔结构孔径尺寸范围为5至7nm；材料孔隙率为80％。

Claims (9)

1.一种具有纤维结构的电极材料，其特征在于：其为直径是微米或亚微米结构的纳米纤维结构，直径尺寸范围为20至500nm，纤维结构中还包括孔径为纳米级的多孔结构，孔径尺寸范围为1至50nm；电极材料的孔隙率为20至80％。
2.按照权利要求1所述的电极材料，其特征在于：所述纳米纤维结构的直径优选范围为50nm至200nm，孔径尺寸优选范围为5nm-10nm；电极材料的孔隙率优选范围为50-75％。
3.按照权利要求1所述的电极材料，其特征在于：所述纳米纤维结构材料的构成组分包括电催化活性材料、具有离子传导功能的有机磷酸材料以及纺丝高分子材料，所述纺丝高分子材料和电催化活性材料构成纳米纤维的主体，交织后构成电极材料；所述镶嵌于主体上的有机磷酸材料构成纳米纤维的多孔结构，有机磷酸材料多孔结构孔径尺寸范围为1nm至50nm，孔隙率为40至60％。
4.按照权利要求1所述的电极材料，其特征在于：所述电催化活性材料包括铂和/或铂与铁、镍、钴、铜、金、银、钯中的任一一种或二种以上的合金；所述有机磷酸材料包括全氟磷酸聚合物、膦基聚羧酸、膦酸亚基聚羧酸、磷基杂多酸及它们三者中任一衍生物材料中的一种或二种以上；所述纺丝高分子材料包括聚丙烯酸、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的任一一种或二种以上。
5.按照权利要求1、2、3或4所述的电极材料，所述电催化活性材料和有机磷酸材料的质量比为10:1至1:1之间，优选范围为5:1至2:1之间；铂合金中铂与铁、镍、钴、铜、金、银、钯中任一一种或二种以上的合金中铂的质量比为5:1至1:5，优选范围为5:1至1:1之间；所述纺丝高分子材料与电催化活性材料的质量比为5:1至1:5之间。
6.一种权利要求1-5任一所述纤维结构电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤，
1)复合纺丝溶液制备：
将铂的前躯体，或铂的前躯体与铁、镍、钴、铜、金、银、钯的前躯体中的任一一种或两种以上按照物质的量之比为5:1至1:5溶于溶剂中，使得铂的质量浓度为0.1％至5％，充分溶解后备用；
将有机磷酸材料加入到上述溶液中，使有机磷酸材料质量浓度为0.1％至5％，搅拌2至48h，充分溶解均匀后待用；
将纺丝高分子加入到上述溶液中，使上述纺丝高分子质量浓度为1％至20％，在室温至60-80℃条件下充分溶解均匀后待用；
将上述复合溶液在持续搅拌的条件下，80至140℃持续反应2h至8h，冷却至室温并持续搅拌1至4h待用，得纺丝胶体溶液；
2)采用静电纺丝制备得纤维结构电极材料。
7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
将上述步骤1)制备的纺丝胶体溶液置于纺丝注射装置的入口，进料速度为0.1至2mL/min，针头距离接收器为5至20cm，接收器材料为碳纤维、碳纸、碳布中的一种，纺丝电位为10至30kV，纺丝时间为10至600min；由此制得纤维结构电极材料。
8.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
所述铂的前躯体氯铂酸、醋酸铂、二亚硝基二氨合铂中的一种或二种以上；所述铁、镍、钴、铜、金、银、钯的前躯体分别为硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜、氯金酸、硝酸银、氯钯酸；所述溶剂为水、二甲基甲酰胺、甲醇、乙二醇或乙醇中的一种或二种以上；所述有机磷酸包括全氟磷酸聚合物、膦基聚羧酸、膦酸亚基聚羧酸、磷基杂多酸及它们三者中任一衍生物材料中的一种或二种以上；所述纺丝高分子为聚丙烯酸、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上。
9.一种权利要求1-5任一所述纤维结构电极材料的在高温聚合物电解质膜燃料电池中的应用。
CN201911259321.2A 2019-12-10 2019-12-10 一种具有纤维结构的电极材料与制备和应用 Pending CN112952107A (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911259321.2A CN112952107A (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种具有纤维结构的电极材料与制备和应用
US17/595,033 US20220246945A1 (en) 2019-12-10 2019-12-16 Fibrous Electrode Material, Preparation and Application Thereof
EP19955697.8A EP4075551A1 (en) 2019-12-10 2019-12-16 Electrode material having fiber structure, and preparation and application thereof
PCT/CN2019/125655 WO2021114317A1 (zh) 2019-12-10 2019-12-16 一种具有纤维结构的电极材料及制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911259321.2A CN112952107A (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种具有纤维结构的电极材料与制备和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112952107A true CN112952107A (zh) 2021-06-11

Family

ID=76225644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911259321.2A Pending CN112952107A (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种具有纤维结构的电极材料与制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112952107A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116169428A (zh) * 2023-04-06 2023-05-26 宁德新能源科技有限公司 一种隔膜及包含该隔膜的电化学装置和电子装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109037715A (zh) * 2018-07-26 2018-12-18 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂及制备方法
CN109913970A (zh) * 2017-12-12 2019-06-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种多孔纳米纤维及其制备及电极
CN109930241A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种具有核壳结构的电极材料及其制备和应用
CN109930227A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种具有纤维结构的电极材料及制备和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109913970A (zh) * 2017-12-12 2019-06-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种多孔纳米纤维及其制备及电极
CN109930241A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种具有核壳结构的电极材料及其制备和应用
CN109930227A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种具有纤维结构的电极材料及制备和应用
CN109037715A (zh) * 2018-07-26 2018-12-18 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂及制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116169428A (zh) * 2023-04-06 2023-05-26 宁德新能源科技有限公司 一种隔膜及包含该隔膜的电化学装置和电子装置
CN116169428B (zh) * 2023-04-06 2023-06-20 宁德新能源科技有限公司 一种隔膜及包含该隔膜的电化学装置和电子装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8409659B2 (en) Nanowire supported catalysts for fuel cell electrodes
Deng et al. Nanostructured ultrathin catalyst layer with ordered platinum nanotube arrays for polymer electrolyte membrane fuel cells
JP3765999B2 (ja) 燃料電池
KR101390619B1 (ko) 탄소를 포함하는 나노배선 구조체
JP5121290B2 (ja) 固体高分子形燃料電池電極用触媒
US11469423B2 (en) Ion conducting nanofiber fuel cell electrodes
Wang et al. Nitrogen-doped porous carbon nanofiber based oxygen reduction reaction electrocatalysts with high activity and durability
US20090142647A1 (en) Carbon fiber, porous support-carbon fiber composite and method for producing the same as well as catalyst structure, electrode for solid polymer fuel cell and solid polymer fuel cell
JP2007526616A (ja) 白金が少ない燃料電池、触媒およびその製造方法
Wang et al. Freestanding non‐precious metal electrocatalysts for oxygen evolution and reduction reactions
JP2010027364A (ja) 燃料電池用電極触媒およびその製造方法
CN106159291B (zh) 质子交换膜燃料电池催化电极、具有其的电池及制备方法
JP2002298861A (ja) 燃料電池、燃料電池用電極およびその製造方法
Liu et al. Trimetallic FeCoNi–N/C nanofibers with high electrocatalytic activity for oxygen reduction reaction in sulfuric acid solution
KR20080091490A (ko) 전기화학 반응기용 전극을 생성하기 위한 ｄｌｉ－ｍｏｃｖｄ 프로세스
Hezarjaribi et al. Gas diffusion electrode based on electrospun Pani/CNF nanofibers hybrid for proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) applications
US20140141354A1 (en) Fuel cell electrode, fuel cell membrane electrode assembly including the electrode, and fuel cell including the membrane electrode assembly
Bandapati et al. Platinum utilization in proton exchange membrane fuel cell and direct methanol fuel cell
Geng et al. Pd x Fe y alloy nanoparticles decorated on carbon nanofibers with improved electrocatalytic activity for ethanol electrooxidation in alkaline media
Li et al. Preparation of self-nitrogen-doped porous carbon nanofibers and their supported PtPd alloy catalysts for oxygen reduction reaction
Liu et al. N, O-codoped carbon spheres with uniform mesoporous entangled Co3O4 nanoparticles as a highly efficient electrocatalyst for oxygen reduction in a Zn-air battery
Wang et al. CoFe alloy nanoparticles embedded in vertically grown nanosheets on N-doped carbon nanofibers as a trifunctional electrocatalyst for high-performance microbial fuel cells
Li et al. Work-function-induced interfacial electron redistribution of MoO2/WO2 heterostructures for high-efficiency electrocatalytic hydrogen evolution reaction
Sun et al. The in situ grown of activated Fe-NC nanofibers derived from polypyrrole on carbon paper and its electro-catalytic activity for oxygen reduction reaction
CN113140739A (zh) 一种燃料电池气体扩散层、其制备方法、膜电极组件以及燃料电池

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