CN112952165A - 一种直接甲醇燃料电池膜电极及制备和应用 - Google Patents

一种直接甲醇燃料电池膜电极及制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明将制备一种直接甲醇燃料电池膜电极，这种膜电极具有较传统膜电极气体扩散层厚度大幅降低的阳极气体扩散层结构，扩散层厚度约为传统扩散层的1/2至1/50，以及非贵金属催化剂担载的阴极结构，此结构的电极阳极气体扩散层材料由碳纤维、碳纳米管以及粘结剂等构成，阴极催化剂由过渡金属及/或氮掺杂的碳材料等非贵金属催化剂及粘结剂构成，可作为直接液体燃料电池膜电极。

Description

一种直接甲醇燃料电池膜电极及制备和应用
技术领域
本发明涉及一种新型直接甲醇燃料电池膜电极及其制备方法，具体地说这种膜电极具有较传统膜电极气体扩散层厚度大幅降低的阳极结构，以及非贵金属催化剂担载的阴极结构，其可用于直接甲醇等直接液体燃料电池等电极中。
本发明还涉及上述膜电极的制备方法。
背景技术
直接甲醇燃料电池作为一种直接将液体甲醇的化学能转化为电能的能量转换装置，由于其具有较高的能量密度与能量转换效率，被认为是未来极具潜力的新型移动电源技术，在民用与国防领域，都具有广阔的应用前景。但与此同时，直接甲醇燃料电池阴阳极通常需要使用较高载量的贵金属基催化剂，导致直接甲醇燃料电池成本急剧上升，严重制约了其实际应用。近年来，基于氮掺杂碳以及金属掺杂碳的非贵金属催化剂，在燃料电池阴极氧还原电催化过程中取得了重要进展，酸性条件下氧还原性能接近商品铂基电催化剂，同时在氢氧燃料电池中实现较好的应用结果。但是在直接甲醇燃料电池中，由于阳极采用液体甲醇水溶液进料，其燃料渗透特性显著改变了阴极的物质传输过程，其电极结构优化策略与传统贵金属基燃料电池截然不同。目前来说，采用非贵金属基阴极催化剂的直接甲醇燃料电池仍难以满足性能与寿命的应用需求。因此，亟待开发新型的电极设计与制备策略，在保证电池性能与寿命的前提下，降低直接甲醇燃料电池的成本。
发明内容
本发明将制备一种直接甲醇燃料电池膜电极，这种膜电极具有较传统膜电极气体扩散层厚度大幅降低的阳极气体扩散层结构，扩散层厚度约为传统扩散层的1/2至1/50，以及非贵金属催化剂担载的阴极结构，此结构的电极阳极气体扩散层材料由碳纤维、碳纳米管以及粘结剂等构成，阴极催化剂由过渡金属及/或氮掺杂的碳材料等非贵金属催化剂及粘结剂构成，可作为直接液体燃料电池膜电极。
为实现上述目的，本发明采用以下具体方案来实现：
一种直接甲醇燃料电池膜电极，包括依次层叠的阳极气体扩散层、阳极催化层、电解质膜、阴极催化层、阴极气体扩散层：
所述阳极气体扩散层具有超薄结构，其厚度为5至100微米，孔隙率为20至90％；
所述阳极气体扩散层的构成组分为电子导体材料和粘结剂，其中电子导体材料包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯、半导体纤维中的一种或两种以上，粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟磺酸聚合物、聚苯并咪唑中的一种或两种以上。
阳极气体扩散层材料中电子导体材料与粘结剂质量比为19:1至3:2，优选范围为9:1至3:1；阳极气体扩散层厚度优选为5至100微米，孔隙率优选为50-80％。
所述半导体纤维包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铟锡中的一种或两种以上。
所述阴极催化层构成组分为非贵金属催化剂和离子导体聚合物；
所述阴极非贵金属催化剂包括氮掺杂碳、铁氮碳、镍氮碳、钴氮碳、金属氧化物中的一种或两种以上；所述离子导体聚合物包括全氟磺酸聚合物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯并咪唑中的一种或两种以上。
所述非贵金属催化剂与离子导体聚合物的质量比为9:1至1:2。
所述膜电极的制备方法，包括阳极的制备、阴极的制备和膜电极的压合：
所述阳极的制备过程包括以下步骤，
1)将电子导体以及粘结剂，按照电子导体材料与粘结剂质量比例19:1至3:2混合均匀，并加入溶剂分散均匀，浆液中电子导体与粘结剂质量固含量为1-20％；所述电子导体包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯、半导体纤维中的一种或两种以上，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟磺酸聚合物、聚苯并咪唑中的一种或两种以上；
2)将上述浆液超声分散均匀后，采用剪力搅拌器于20-80℃条件下对其进行分散；分散均匀后采用过滤法或者涂布的方式制得多孔膜材料；
3)将上述多孔膜材料在空气条件下进行热处理，即得所制备超薄阳极气体扩散层；以所得到的阳极气体扩散层为基底采用刷涂或涂布的方法制备阳极催化层。所述热处理过程为340-380℃处理20-60min。
步骤1)所述溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇、乙二醇、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或两种以上；所述半导体纤维包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铟锡中的一种或两种以上。
步骤2)所述采用剪力搅拌器搅拌时，搅拌转头线速度为10-50m/s，搅拌时间2-30min。
步骤2)所述过滤法，其过程为，将孔径为5-50nm的滤膜铺展至漏斗底部，将所制备的浆液进行真空抽滤，按照滤膜面积使得其中固体面密度为50-2000μg/cm2，充分干燥后揭下备用；所述涂布法，其过程为，按照固含量50-2000μg/cm2将上述浆液涂布至基膜上，干燥后揭下备用。
步骤3)所述阳极，其催化剂为PtRu/C和/或PtRu黑催化剂，阳极催化层中贵金属PtRu的载量为1-5mg/cm2；所述膜电极压合过程中采用的电解质膜为Nafion115、Nafion212、Nafion 211、Nafion HP、Gore Select膜中的一种。
所述阴极的制备过程为：将非贵金属催化剂与离子导体聚合物按照9:1至1:2的质量比例于溶剂中混合分散均匀，涂布于阴极气体扩散层表面制得阴极催化层；所述溶剂为水和乙醇的混合溶剂，二者的体积比例为1:1-3，所述阴极催化层中非贵金属催化剂载量为2-6mg/cm2。
所述非贵金属催化剂包括氮掺杂碳、铁氮碳、镍氮碳、钴氮碳、金属氧化物中的一种或两种以上；所述离子导体聚合物包括全氟磺酸聚合物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯并咪唑中的一种或两种以上。
所述膜电极的在直接甲醇燃料电池、直接乙醇燃料电池或直接二甲醚燃料电池等直接液体燃料电池中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.阳极传质过程强化：采用本发明所制备的膜电极，由于阳极采用了相较传统膜电极较薄的扩散层，液体燃料传质得到了大幅强化；
2.电池内阻降低：采用本发明所制备的膜电极，由于采用了相较传统膜电极较薄的气体扩散层与电解质膜，电池内阻降低；
3.燃料利用率高：采用本发明所制备的膜电极，由于采用了非贵金属材料的阴极催化剂，其对甲醇等燃料分子具有吸附惰性，消除了燃料渗透所导致的催化剂毒化，提高了燃料利用率；
4.电极成本大幅降低：采用本发明所制备的膜电极，由于采用了非贵金属材料的阴极催化剂，电极成本大幅降低。
附图说明
图1本发明所述膜电极与传统膜电极结构示意图。
图2采用本发明所述方法制备的气体扩散层与传统气体扩散层扫描电镜照片(实施例1-3，对比例1)。可以看出此本发明所制备阳极扩散层厚度分别为12、46、79微米，传统电极气体扩散层约为240微米。
图3采用本发明所述方法制备的膜电极阳极极化测试结果(实施例1-3，对比例1)。由图可以看出，采用本发明方法制备的所制备的膜电极极限电流明显提高，传质性能明显提升。
图4采用本发明所述方法制备的膜电极甲醇渗透测试结果(实施例1-3，对比例1)。由图可以看出，采用本发明方法制备的所制备的膜电极甲醇渗透极限电流较传统结构膜电极低约两个数量级，燃料渗透影响可忽略不计。
图5采用本发明所述方法制备的膜电极直接甲醇燃料电池单池测试结果(实施例1-3，对比例1)。由图可以看出，采用本发明方法制备的所制备的膜电极单池性能明显提升。
图6采用本发明所述方法制备的膜电极(实施例1)与采用传统结构阳极与非贵金属催化层阴极的膜电极(对比例2)以及采用超薄阳极扩散层与商品Pt/C催化剂阴极的膜电极(对比例3)直接甲醇燃料电池单池测试结果。由图可知，不论是仅进行了阳极改进或仅进行了阴极改进，都难以达到本发明膜电极的性能测试水准，本发明在采用阴极和阳极改进的同时，采用较薄的电解质膜完善新型电极结构，并进一步改善了电池反应过程中的传质行为，大幅提高了电池的性能。
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.气体扩散电极的制备
将一定质量碳纳米管，以及一定质量的聚四氟乙烯，按照质量比例4:1混合均匀，并加入一定质量的水分散均匀，浆液固含量为10％。
将上述浆液超声分散均匀后，采用剪力搅拌设备进行下一步分散，搅拌转头线速度为30m/s，温度50℃，搅拌时间10min。分散均匀后采用过滤方式制备所述超薄气体扩散层。将孔径为20nm的滤膜铺展至漏斗底部，将所制备的浆液进行真空抽滤，按照滤膜面积使得其中固体面密度为100μg/cm2，充分干燥后揭下备用，其平均厚度约为12μm，所测得孔隙率约为78％。
将一定质量的PtRu黑催化剂，与占催化剂质量15％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于上述气体扩散层上，贵金属载量为4mg/cm2。
将一定质量的铁氮碳催化剂，与离子导体聚合物聚合物按照3:1的质量比例混合分散均匀，溶剂为水和乙醇的混合溶剂(体积比例为1:1)，涂布于商品气体扩散层表面，载量为4mg/cm2。
b.膜电极压合与测试
将上述步骤a制备的气体扩散电极与电解质膜进行组装压合，所采用的电解质膜为Nafion 212，组装压力为2000磅，温度为120℃，压合时间为2min。压合后组装为单体电池进行燃料电池相关测试。
对比例1：
a.气体扩散电极的制备
将一定质量的60％Pt/C催化剂，与占催化剂质量20％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于商品气体扩散层表面，贵金属载量为2mg/cm2，作为阴极气体扩散电极。
将一定质量的PtRu黑催化剂，与占催化剂质量15％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于商品气体扩散层表面，贵金属载量为4mg/cm2，作为阳极气体扩散电极。
b.膜电极压合与测试
将上述步骤a制备的气体扩散电极与电解质膜进行组装压合，所采用的电解质膜为Nafion 212，组装压力为2000磅，温度为120℃，压合时间为2min。压合后组装为单体电池进行燃料电池相关测试。
对比例2：
a.气体扩散电极的制备
将一定质量的铁氮碳催化剂，与占催化剂质量20％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于商品气体扩散层表面，催化剂载量为4mg/cm2，作为阴极气体扩散电极。
将一定质量的PtRu黑催化剂，与占催化剂质量15％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于商品气体扩散层表面，贵金属载量为4mg/cm2，作为阳极气体扩散电极。
b.膜电极压合与测试
将上述步骤a制备的气体扩散电极与电解质膜进行组装压合，所采用的电解质膜为Nafion 212，组装压力为2000磅，温度为120℃，压合时间为2min。压合后组装为单体电池进行燃料电池相关测试。
对比例3：
a.气体扩散电极的制备
将一定质量碳纳米管，以及一定质量的聚四氟乙烯，按照质量比例4:1混合均匀，并加入一定质量的水分散均匀，浆液固含量为10％。
将上述浆液超声分散均匀后，采用剪力搅拌设备进行下一步分散，搅拌转头线速度为30m/s，温度50℃，搅拌时间10min。分散均匀后采用过滤方式制备所述超薄气体扩散层。将孔径为20nm的滤膜铺展至漏斗底部，将所制备的浆液进行真空抽滤，按照滤膜面积使得其中固体面密度为100μg/cm2，充分干燥后揭下备用，其平均厚度约为12μm，所测得孔隙率约为76％。
将一定质量的PtRu黑催化剂，与占催化剂质量15％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于上述气体扩散层上，贵金属载量为4mg/cm2。
将一定质量的60％Pt/C催化剂，与占催化剂质量20％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于商品气体扩散层表面，贵金属载量为2mg/cm2，作为阴极气体扩散电极。
b.膜电极压合与测试
将上述步骤a制备的气体扩散电极与电解质膜进行组装压合，所采用的电解质膜为Nafion 212，组装压力为2000磅，温度为120℃，压合时间为2min。压合后组装为单体电池进行燃料电池相关测试。
实施例2：
a.气体扩散电极的制备
将一定质量的碳纤维与碳纳米管(质量比为1:1)，以及一定质量的聚四氟乙烯，按照质量比例4:1混合均匀，并加入一定质量的水分散均匀，浆液固含量为10％。
将上述浆液超声分散均匀后，采用剪力搅拌设备进行下一步分散，搅拌转头线速度为30m/s，温度50℃，搅拌时间10min。分散均匀后采用过滤方式制备所述超薄气体扩散层。将孔径为20nm的滤膜铺展至漏斗底部，将所制备的浆液进行真空抽滤，按照滤膜面积使得其中固体面密度为400μg/cm2，充分干燥后揭下备用，其平均厚度约为46μm，所测得孔隙率约为75％。
将一定质量的PtRu黑催化剂，与占催化剂质量15％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于上述气体扩散层上，贵金属载量为4mg/cm2。
将一定质量的铁氮碳催化剂，与离子导体聚合物聚合物按照3:1的质量比例混合分散均匀，溶剂为水和乙醇的混合溶剂(体积比例为1:1)，涂布于商品气体扩散层表面，载量为4mg/cm2。
b.膜电极压合与测试
将上述步骤a制备的气体扩散电极与电解质膜进行组装压合，所采用的电解质膜为Nafion 212，组装压力为2000磅，温度为120℃，压合时间为2min。压合后组装为单体电池进行燃料电池相关测试。
实施例3：
a.气体扩散电极的制备
将一定质量的碳纤维与碳纳米管(质量比为3:1)，以及一定质量的聚四氟乙烯，按照质量比例4:1混合均匀，并加入一定质量的水分散均匀，浆液固含量为10％。
将上述浆液超声分散均匀后，采用剪力搅拌设备进行下一步分散，搅拌转头线速度为30m/s，温度50℃，搅拌时间10min。分散均匀后采用过滤方式制备所述超薄气体扩散层。将孔径为20nm的滤膜铺展至漏斗底部，将所制备的浆液进行真空抽滤，按照滤膜面积使得其中固体面密度为1000μg/cm2，充分干燥后揭下备用，其平均厚度约为79μm，所测得孔隙率约为80％。
将一定质量的PtRu黑催化剂，与占催化剂质量15％的全服磺酸聚离子混合分散均匀后，涂布于上述气体扩散层上，贵金属载量为4mg/cm2。
将一定质量的铁氮碳催化剂，与离子导体聚合物聚合物按照3:1的质量比例混合分散均匀，溶剂为水和乙醇的混合溶剂(体积比例为1:1)，涂布于商品气体扩散层表面，载量为4mg/cm2。
b.膜电极压合与测试
将上述步骤a制备的气体扩散电极与电解质膜进行组装压合，所采用的电解质膜为Nafion 212，组装压力为2000磅，温度为120℃，压合时间为2min。压合后组装为单体电池进行燃料电池相关测试。

Claims (14)

1.一种直接甲醇燃料电池膜电极，包括依次层叠的阳极气体扩散层、阳极催化层、电解质膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，其特征在于：
所述阳极气体扩散层具有超薄结构，其厚度为5至100微米，孔隙率为20至90％；
所述阳极气体扩散层的构成组分为电子导体材料和粘结剂，其中电子导体材料包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯、半导体纤维中的一种或两种以上，粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟磺酸聚合物、聚苯并咪唑中的一种或两种以上。
2.按照权利要求1所述膜电极，其特征在于：
阳极气体扩散层材料中电子导体材料与粘结剂质量比为19:1至3:2，优选范围为9:1至3:1；阳极气体扩散层厚度优选为5至100微米，孔隙率优选为50-80％。
3.按照权利要求1所述膜电极，其特征在于：所述半导体纤维包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铟锡中的一种或两种以上。
4.按照权利要求1-3任一所述膜电极，其特征在于：
阴极催化层构成组分为非贵金属催化剂和离子导体聚合物；
所述阴极非贵金属催化剂包括氮掺杂碳、铁氮碳、镍氮碳、钴氮碳、金属氧化物中的一种或两种以上；所述离子导体聚合物包括全氟磺酸聚合物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯并咪唑中的一种或两种以上。
5.按照权利要求4所述膜电极，其特征在于：
所述非贵金属催化剂与离子导体聚合物的质量比为9:1至1:2。
6.一种权利要求1-5任一所述膜电极的制备方法，包括阳极的制备、阴极的制备和膜电极的压合，其特征在于：
所述阳极的制备过程包括以下步骤，
1)将电子导体以及粘结剂，按照电子导体材料与粘结剂质量比例19:1至3:2混合均匀，并加入溶剂分散均匀，浆液中电子导体与粘结剂质量固含量为1-20％；所述电子导体包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯、半导体纤维中的一种或两种以上，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟磺酸聚合物、聚苯并咪唑中的一种或两种以上；
2)将上述浆液超声分散均匀后，采用剪力搅拌器于20-80℃条件下对其进行分散；分散均匀后采用过滤法或者涂布的方式制得多孔膜材料；
3)将上述多孔膜材料在空气条件下进行热处理，即得所制备超薄阳极气体扩散层；以所得到的阳极气体扩散层为基底采用刷涂或涂布的方法制备阳极催化层。
7.按照权利要求4或5所述膜电极的制备方法，其特征在于：
所述阴极的制备过程为：将非贵金属催化剂与离子导体聚合物按照9:1至1:2的质量比例于溶剂中混合分散均匀，涂布于阴极气体扩散层表面制得阴极催化层；
所述非贵金属催化剂包括氮掺杂碳、铁氮碳、镍氮碳、钴氮碳、金属氧化物中的一种或两种以上；所述离子导体聚合物包括全氟磺酸聚合物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯并咪唑中的一种或两种以上。
8.按照权利要求6所述膜电极的制备方法，其特征在于：
步骤1)所述溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇、乙二醇、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或两种以上；所述半导体纤维包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铟锡中的一种或两种以上。
9.按照权利要求6所述膜电极的制备方法，其特征在于：
步骤2)所述采用剪力搅拌器搅拌时，搅拌转头线速度为10-50m/s，搅拌时间2-30min。
10.按照权利要求6所述膜电极的制备方法，其特征在于：
步骤2)所述过滤法，其过程为，将孔径为5-50nm的滤膜铺展至漏斗底部，将所制备的浆液进行真空抽滤，按照滤膜面积使得其中固体面密度为50-2000μg/cm2，充分干燥后揭下备用；
所述涂布法，其过程为，按照固含量50-2000μg/cm2将上述浆液涂布至基膜上，干燥后揭下备用。
11.按照权利要求6所述膜电极的制备方法，其特征在于：
所述热处理过程为340-380℃处理20-60min。
12.按照权利要求6所述膜电极的制备方法，其特征在于：
步骤3)所述阳极，其催化剂为PtRu/C和/或PtRu黑催化剂，阳极催化层中贵金属PtRu的载量为1-5mg/cm2；所述膜电极压合过程中采用的电解质膜为Nafion115、Nafion 212、Nafion 211、Nafion HP、Gore Select膜中的一种。
13.按照权利要求7所述膜电极的制备方法，其特征在于：
所述溶剂为水和乙醇的混合溶剂，二者的体积比例为1:1-3，所述阴极催化层中非贵金属催化剂载量为2-6mg/cm2。
14.一种权利要求1-5任一所述膜电极的在直接甲醇燃料电池、直接乙醇燃料电池或直接二甲醚燃料电池等直接液体燃料电池中的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114752945A (zh) * 2022-03-16 2022-07-15 中南大学 一种电极组件及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101771155A (zh) * 2008-12-29 2010-07-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层及其制备方法
CN102227838A (zh) * 2008-11-28 2011-10-26 日产自动车株式会社 固体高分子型燃料电池
JP2013175368A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Nissan Motor Co Ltd アノードガス拡散層
CN104577138A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 浙江工业大学 直接甲醇燃料电池膜电极结构及其制备方法
CN109390596A (zh) * 2018-09-26 2019-02-26 北京化工大学 一种铁-氮-碳催化剂的制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102227838A (zh) * 2008-11-28 2011-10-26 日产自动车株式会社 固体高分子型燃料电池
CN101771155A (zh) * 2008-12-29 2010-07-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层及其制备方法
JP2013175368A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Nissan Motor Co Ltd アノードガス拡散層
CN104577138A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 浙江工业大学 直接甲醇燃料电池膜电极结构及其制备方法
CN109390596A (zh) * 2018-09-26 2019-02-26 北京化工大学 一种铁-氮-碳催化剂的制备方法和应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114752945A (zh) * 2022-03-16 2022-07-15 中南大学 一种电极组件及其制备方法和应用
CN114752945B (zh) * 2022-03-16 2024-03-19 中南大学 一种电极组件及其制备方法和应用

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