CN113871643B - 一种燃料电池膜电极用催化剂浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池膜电极用催化剂浆料，包括Pt催化剂、全氟磺酸树脂、溶剂和Pt/碳纳米管催化剂。其中，所述Pt/碳纳米管的质量为Pt催化剂质量的1％‑10％，所述Pt催化剂为铂或铂合金负载在碳颗粒上的催化剂，其中，铂质量含量为20‑60％；所述溶剂为水和低沸点醇的混合溶剂，所述低沸点醇选自甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇中的至少一种。本发明的催化剂浆料采用狭缝涂布的方式通过转印或直涂方式制备的CCM，可获得高铂载量、无裂纹、膜厚一致性高的催化层，解决了现有浆料在涂覆时出现的溢液、开裂、催化层厚度不均匀等问题。

Description

一种燃料电池膜电极用催化剂浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池膜电极用催化剂浆料，特别地，本发明还涉及该催化剂浆料的制备方法。
背景技术
膜电极是燃料电池的核心部件，是电化学内部发生电化学反应的场所，其由气体扩散层、催化层和质子交换膜组成。将燃料电池催化剂涂敷在质子交换膜两侧制备的催化剂/质子交换膜组件，简称CCM。目前，CCM电极的制备方法主要包括转印法和直涂法，其中转印法是将催化层浆料(含催化剂、全氟磺酸树脂、溶剂和添加剂等)涂布其他基膜上(如PTFE膜、PET膜等)，在一定的温度和压力下从基膜转印到质子交换膜上形成催化层。直涂法是将催化剂浆料直接涂布到质子交换膜上形成催化层。无论采用哪种方式制备CCM，涂布都是必不可少的工艺步骤，并且涂层的均匀性将直接影响电池性能的一致性。
狭缝式涂布，是一种在一定压力下，将涂液沿着模具缝隙压出并转移到移动基材上的一种涂布方式，它以涂布速度快，涂膜均匀性好，涂布窗口宽等特点，广泛用于液晶面板、高功能薄膜、锂离子二次电池和燃料电池。燃料电池的催化剂浆料属于非牛顿流体，剪切变稀，剪切速率变大，粘度变小，而狭缝式涂布是在一定压力下，将涂液挤出然后转印到基材上，因而对涂液的粘度有一定的要求。浆料粘度值过低(<100cP)，间歇式涂布过程存在涂液滴落和流延，烘干过程存在中间厚两边薄的现象，造成Pt载量不均匀，最终导致电池性能一致性差。
CN112259753A公开了一种直接在质子交换膜上涂覆催化剂浆料制备CCM的方法，该方法中，CCM用催化剂浆料的成分包括催化剂、全氟磺酸树脂、溶剂和添加剂，添加剂为含有至少两个氮官能团的化合物或者聚合物，采用的添加剂乙二胺沸点比较高，为了去除催化层的乙二胺，需要较高温度(160℃以上)干燥，此外，过高的温度会损害质子膜，从而影响膜电极的性能。而且，乙二胺为剧毒溶剂，三废的处理，增加了生产成本。
CN1477724A公开了一种质子交换膜燃料电池膜电极组件的制备方法，是以低沸点、低粘度醇为分散剂，以高沸点、高粘度醇为稳定剂的方法制备了在质子交换膜上直接涂覆的催化剂浆料。该专利中首先将树脂和质子交换膜Na+型化处理，然后用高沸点的醇溶液浸润Na+型化处理质子交换膜，随后制备的CCM，高温干燥，最后将膜重新质子化处理。CCM制备过程工序繁琐，增加了许多不可控因素，不利于工业化产品线的品质控制。
因此，需要开发一种能够提高燃料电池性能并易于工业应用、环境友好的催化剂浆料。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前，对于燃料电池，加快电化学反应过程，提高输出电流密度是提高电池发电效率的主要发展方向，这需要克服燃料电池在高电流密度下的传质和水管理问题。CN109524676A公开了在传统催化剂浆料中加入立体化填充物材料，如碳纳米管或碳纳米纤维材料，通过将该填充物材料与碳载催化剂的混合，使其在催化层内部形成立体化空间，降低电极内部的传质阻力，改善催化层在高电流密度下的传质特性，进而提高燃料电池电极的输出性能和稳定性。添加的碳纳米管或碳纳米纤维材料，虽然可以通过构建立体空间来改善传质阻力，但碳纳米管或碳纤维为非活性材料，不易分散，引入到浆料体系中直接影响质子和氧气的传输，并且有可能覆盖催化剂活性位点，影响离聚物对Pt/C催化剂的包覆，从而不利于三相界面的形成，损害了电化学反应过程。为了提高输出电流密度，需要进一步改进催化层的制备工艺，开发出契合狭缝涂布的粘度和流变特性浆料体系，优化催化层的孔结构，增强催化层的传质和水管理能力，避免大电流密度下发生水淹。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种燃料电池膜电极用催化剂浆料，该浆料采用狭缝涂布的方式通过转印或直涂方式制备的CCM，可获得高铂载量、无裂纹、膜厚一致性高的催化层，解决了常规浆料在涂覆时出现的溢液、开裂、催化层厚度不均匀等问题。
根据本发明实施例的燃料电池膜电极用催化剂浆料，其中，包括：Pt催化剂、全氟磺酸树脂、溶剂和Pt/碳纳米管催化剂。
根据本发明实施例的燃料电池膜电极用催化剂浆料带来的优点和技术效果，1、本发明实施例中，在催化剂浆料中引入了Pt/碳纳米管，负载在碳纳米管上的Pt纳米颗粒与树脂之间的相互作用力改善了Pt催化剂、Pt/碳纳米管及树脂之间在整个浆料体系中的分散，提高了催化剂浆料的体系粘度，降低了浆料的流动性，增加了催化层表面的平整性，从而减小了扩散层与催化层的界面电阻；2、本发明实施例中，在催化剂浆料中加入Pt/碳纳米管，能够将Pt/碳纳米管引入燃料电池的催化层中，催化层的孔径变小，比表面增大，在毛细管压的作用下，加快了电池内部液态水的排出，降低了高电流密度下的传质损失，提升了单电池的电化学性能。
在一些实施例中，所述Pt/碳纳米管的质量为Pt催化剂质量的1％-10％。
在一些实施例中，所述Pt/碳纳米管催化剂中的碳纳米管选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、或定向生长的碳纳米管中的至少一种。
在一些实施例中，所述Pt/碳纳米管催化剂中的Pt质量含量为20-60％。
在一些实施例中，所述的催化剂浆料的粘度为200-500cP，固含量为8-15wt％，以质量计。
在一些实施例中，所述Pt催化剂为铂或铂合金负载在碳颗粒上的催化剂，其中，铂质量含量为20-60％；所述溶剂为水和低沸点醇的混合溶剂，所述低沸点醇选自甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇中的至少一种。
在一些实施例中，所述催化剂浆料中，Pt催化剂质量含量为4-10％，溶剂的质量含量为80-90％，全氟磺酸树脂的质量含量为5-10％，其中，所述全氟磺酸树脂分散液中树脂固体质量含量为20-28％。
本发明实施例还提供了一种燃料电池膜电极用催化剂浆料的制备方法，其中，将Pt催化剂、Pt/碳纳米管和溶剂混合均匀，球磨搅拌后，加入全氟磺酸树脂分散液，再继续球磨搅拌，得到催化剂浆料。本发明实施例的方法，制备方法简单，原料中加入了Pt/碳纳米管，提高了催化剂浆料的体系粘度，降低了浆料的流动性，增加了催化层表面的平整性，从而减小了扩散层与催化层的界面电阻，并且使催化层的孔径变小，比表面增大，在毛细管压的作用下，加快了电池内部液态水的排出，降低了高电流密度下的传质损失，提升了单电池的电化学性能。
本发明实施例还提供了一种燃料电池用CCM，其中，包括质子交换膜和质子交换膜两侧的阳极催化层和阴极催化层，所述阳极催化层或阴极催化层由本发明实施例的催化剂浆料或本发明实施例制得的催化剂浆料制得。本发明实施例的燃料电池用CCM的催化层采用本发明实施例的催化剂浆料制得，具备本发明实施例的催化层浆料能够带来的所有优点，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种膜电极，其中，包括本发明实施例的CCM。本发明实施例的膜电极包括本发明实施例的CCM，具备本发明实施例的CCM能够带来的所有优点，在此不再赘述。
附图说明
图1是实施例和对比例制得的CCM催化层的形貌图，其中，a为实施例1，b为对比例1，c为对比例2；
图2是实施例与对比例制得的CCM催化层压汞测试的孔径分布图；
图3是实施例与对比例制得的膜电极的I-V极化曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明实施例的燃料电池膜电极用催化剂浆料，其中，包括：Pt催化剂、全氟磺酸树脂、溶剂和Pt/碳纳米管催化剂。
根据本发明实施例的燃料电池膜电极用催化剂浆料，在催化剂浆料中引入了Pt/碳纳米管，负载在碳纳米管上的Pt纳米颗粒与树脂之间的相互作用力改善了Pt催化剂、Pt/碳纳米管及树脂之间在整个浆料体系中的分散，提高了催化剂浆料的体系粘度，降低了浆料的流动性，增加了催化层表面的平整性，从而减小了扩散层与催化层的界面电阻；本发明实施例中，在催化剂浆料中加入Pt/碳纳米管，能够将Pt/碳纳米管引入燃料电池的催化层中，催化层的孔径变小，比表面增大，在毛细管压的作用下，加快了电池内部液态水的排出，降低了高电流密度下的传质损失，提升了单电池的电化学性能。
在一些实施例中，所述Pt/碳纳米管的质量为Pt催化剂质量的1％-10％；所述Pt/碳纳米管催化剂中的碳纳米管选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、或定向生长的碳纳米管中的至少一种，所述Pt/碳纳米管催化剂中的Pt质量含量为20-60％。本发明实施例中优选了Pt/碳纳米管的加入量，加入过多，会使浆料粘度过大，影响催化剂的分散和涂布效果，加入过少，无法起到改善Pt催化剂和树脂在浆料中分散性的作用。
在一些实施例中，所述的催化剂浆料的粘度为200-500cP，固含量为8-15wt％，以质量计。本发明实施例的催化剂浆料粘度控制在200-500cp，能够有效降低浆料的流动性，增加催化层表面的平整性，减小扩散层与催化层的界面电阻，提高燃料电池的性能。
在一些实施例中，所述Pt催化剂为铂或铂合金负载在碳颗粒上的催化剂，其中，铂质量含量为20-60％；所述溶剂为水和低沸点醇的混合溶剂，所述低沸点醇选自甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇中的至少一种。本发明实施例中对Pt催化剂和溶剂没有特别限制，催化剂浆料中常规采用的Pt催化剂和溶剂均可以用于本发明的催化剂浆料。
在一些实施例中，所述催化剂浆料中，Pt催化剂质量含量为4-10％，溶剂的质量含量为80-90％，全氟磺酸树脂的质量含量为5-10％，其中，所述全氟磺酸树脂分散液中树脂固体质量含量为20-28％。本发明实施例中对Pt催化剂、溶剂和全氟磺酸树脂的含量没有特别限制，采用本发明实施例的优选的Pt催化剂、溶剂和全氟磺酸树脂，有利于进一步提高燃料电池的性能。
本发明实施例还提供了一种燃料电池膜电极用催化剂浆料的制备方法，其中，将Pt催化剂、Pt/碳纳米管和溶剂混合均匀，球磨搅拌后，加入全氟磺酸树脂分散液，再继续球磨搅拌，得到催化剂浆料。本发明实施例的方法，制备方法简单，原料中加入了Pt/碳纳米管，提高了催化剂浆料的体系粘度，降低了浆料的流动性，增加了催化层表面的平整性，从而减小了扩散层与催化层的界面电阻，并且使催化层的孔径变小，比表面增大，在毛细管压的作用下，加快了电池内部液态水的排出，降低了高电流密度下的传质损失，提升了单电池的电化学性能。
本发明实施例还提供了一种燃料电池用CCM，其中，包括质子交换膜和质子交换膜两侧的阳极催化层和阴极催化层，所述阳极催化层或阴极催化层由本发明实施例的催化剂浆料或本发明实施例制得的催化剂浆料制得，制备方法没有特别限制，可以为将催化层浆料通过狭缝涂布工艺直接涂覆在质子交换膜上，也可以将催化层浆料涂覆在离型膜上再转印到质子膜。本发明实施例的燃料电池用CCM的催化层采用本发明实施例的催化剂浆料制得，具备本发明实施例的催化层浆料能够带来的所有优点，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种膜电极，其中，包括阳极气体扩散层、本发明实施例的CCM和阴极气体扩散层。本发明实施例的膜电极包括本发明实施例的CCM，具备本发明实施例的CCM能够带来的所有优点，在此不再赘述。
下面结合实施例和附图详细描述本发明。
实施例1
(1)催化剂浆料的制备：
称取Pt/C催化剂和Pt/碳纳米管催化剂放入球磨罐中，加入超纯水充分润湿，混合均匀后，依次加入正丙醇和ZrO2研磨球，搅拌均匀；待球磨罐密封后，放入自动球磨机中球磨，转速为400r/min，球磨时间为4h；然后取出球磨罐，加入全氟磺酸树脂分散液，重新密封，400r/min，继续研磨10h，获得催化剂浆料。
本实施例制得的催化剂浆料中，Pt/C的质量含量为7％，Pt/碳纳米管为Pt/C质量的5％，溶剂的质量含量为80％，树脂分散液的质量含量为13％。
本实施例制得的催化剂浆料的粘度为325cP(剪切速率：6RPM，25℃)。
(2)CCM的制备
采用小型狭缝涂布机在质子交换膜两侧涂覆催化剂浆料，自然晾干后，放入真空干燥箱，80℃烘1h。其中阴极催化层的催化剂铂载量为0.3mg/cm2，阳极催化层的铂载量为0.05mg/cm2。
本实施例制得的CCM催化层形貌见图1，孔径分布图见图2。
(3)膜电极的制备和测试
将制得的CCM裁剪成15×20cm2大小，直接夹在两片扩散层之间，在带有蛇形流场的燃料电池测试夹具上测试。电池温度为80℃，40％加湿，过量系数为1.5/2.0，背压为100kPa/90kPa，测试结果见表3。
实施例2
与实施例1的制备方法相同，不同之处在于催化剂浆料中Pt/碳纳米管为Pt/C质量的10％。
实施例2制得的催化剂浆料的粘度为500cP(剪切速率：6RPM，25℃)。
本实施例制得的膜电极的性能测试结果见图3。
对比例1
与实施例1的制备方法相同，不同之处在于催化剂浆料中不加入Pt/碳纳米管。
对比例1制得的催化剂浆料的粘度为36cP(剪切速率：6RPM，25℃)。
对比例1制得的CCM催化层形貌见图1，孔径分布图见图2。
对比例1制得的膜电极的性能测试结果见图3。
对比例2
与实施例1的制备方法相同，不同之处在于催化剂浆料中不加入Pt/碳纳米管，而是加入碳纳米管粉体。
对比例2制得的催化剂浆料的粘度为247cP(剪切速率：6RPM，25℃)。
对比例2制得的CCM催化层形貌见图1，孔径分布图见图2。
对比例2制得的膜电极的性能测试结果见图3。
从图1可以看出，实施例1在催化层中引入了Pt/碳纳米管，同对比例1和对比例2相比，表面更加平整均匀，催化层界面无大孔存在，水分不易在界面聚集，有利于电池的气体传质，改善了Pt/C颗粒的分散状态和聚集状态，从而改善了催化层和气体扩散层的接触界面。
从图2的孔径分布图可以看出，同对比例1相比，对比例2和实施例1中加入了碳纳米管和Pt/碳纳米管后，催化层的孔径均变小，实施例1的催化层孔径最小。
图3为实施例1、对比例1和对比例2制得的膜电极的极化性能(I-V)曲线，实施例1加入了Pt/碳纳米管，由于催化层的分散效果好，表面更加平整均匀，使催化层和质子膜的接触电阻变小，减少了欧姆极化的影响，而且，Pt/碳纳米管的加入显著降低了实施例1中催化层的孔径，在毛细管压的作用下，有助于电池内部液态水的排出，从而降低了高电流密度下的传质损失，有效提升了单电池的电化学性能。由于对比例2中加入的碳纳米管为非活性材料，且分散效果不佳，催化层局部团聚较为严重，直接影响了树脂的包覆效果和气体的传输，造成电池在高电流密度下传质损失严重。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种燃料电池膜电极用催化剂浆料，其特征在于，包括：Pt催化剂、全氟磺酸树脂、溶剂和Pt/碳纳米管催化剂，所述Pt/碳纳米管的质量为Pt催化剂质量的1％-10％，所述的催化剂浆料的粘度为200-500cP，固含量为8-15wt％，以质量计。
2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述Pt/碳纳米管催化剂中的碳纳米管选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或定向生长的碳纳米管中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述Pt/碳纳米管催化剂中的Pt质量含量为20-60％。
4.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述Pt催化剂为铂或铂合金负载在碳颗粒上的催化剂，其中，铂质量含量为20-60％；所述溶剂为水和低沸点醇的混合溶剂，所述低沸点醇选自甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述催化剂浆料中，Pt催化剂质量含量为4-10％，溶剂的质量含量为80-90％，全氟磺酸树脂的质量含量为5-10％，其中，所述全氟磺酸树脂分散液中树脂固体质量含量为20-28％。
6.一种权利要求1-5中任一项所述的燃料电池膜电极用催化剂浆料的制备方法，其特征在于，将Pt催化剂、Pt/碳纳米管和溶剂混合均匀，球磨搅拌后，加入全氟磺酸树脂分散液，再继续球磨搅拌，得到催化剂浆料。
7.一种燃料电池用CCM，其特征在于，包括质子交换膜和质子交换膜两侧的阳极催化层和阴极催化层，所述阳极催化层或阴极催化层由权利要求1-5中任一项所述的催化剂浆料或权利要求6制得的催化剂浆料制得。
8.一种膜电极，其特征在于，包括权利要求7所述的CCM。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109524676A (zh) * 2018-11-20 2019-03-26 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种立体化的燃料电池催化层电极及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100874112B1 (ko) * 2007-06-25 2008-12-15 한화석유화학 주식회사 연료전지용 촉매 잉크 및 이를 이용한 막-전극 복합체의제조방법
CN101916866A (zh) * 2010-08-02 2010-12-15 北京交通大学 复合碳材料为载体的燃料电池催化剂及制备方法
CN103401000B (zh) * 2013-08-14 2015-11-18 西南石油大学 质子交换膜燃料电池用催化剂、其制备方法及质子交换膜燃料电池
CN107086316A (zh) * 2017-05-10 2017-08-22 上海亮仓能源科技有限公司 一种车载燃料电池用叠层结构膜电极及其制备方法
CN109713331A (zh) * 2018-12-18 2019-05-03 新源动力股份有限公司 一种催化剂浆料、催化剂涂膜、膜电极组件及其用途
CN112615018A (zh) * 2020-12-21 2021-04-06 上海电气集团股份有限公司 阴极催化层及其制备方法、膜电极和燃料电池
CN112768707A (zh) * 2020-12-28 2021-05-07 新源动力股份有限公司 一种适用于狭缝涂布的催化层浆料
CN113130951B (zh) * 2021-04-02 2022-07-29 上海电气集团股份有限公司 膜电极及其制备方法与燃料电池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109524676A (zh) * 2018-11-20 2019-03-26 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种立体化的燃料电池催化层电极及其制备方法

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