CN114373940A - 气体扩散电极及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及本发明涉及电解电极技术领域，具体而言，涉及一种气体扩散电极及其制备方法和应用。所述气体扩散电极，包括集流体和分别设置在所述集流体相对两个表面上的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层设置在集流体靠近气体一侧表面，所述第二涂层设置在集流体靠近电解液一侧表面，所述第一涂层包括至少一层催化导电层，所述第二涂层包括至少一层催化导电层，各所述催化导电层均为含有催化剂和疏水剂且能透过气体的多孔结构；自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，各所述催化导电层中的疏水剂的质量含量依次降低。
Description
技术领域
本发明涉及电解电极技术领域，具体而言，涉及一种气体扩散电极及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国碳达峰碳中和目标的提出，二氧化碳减排技术日益受到人们的关注，其中二氧化碳电还原被广泛认为是最具有前景的技术之一。在二氧化碳电解中，气体扩散电极常被用于促进反应的传质速率进而加快反应速率，相比于传统的体相电极，其反应速率的提升可以超过两个数量级。现有的气体扩散电极多为以碳基底(如商业的碳纤维纸、碳布等)为主体结构，在碳基底上再进一步负载少量的催化剂。这类商业的碳基电极原本是为氢燃料电池而设计生产的，其适用范围主要限于气体环境的反应过程，而二氧化碳电解过程中电极需与大量液体接触，导致这类碳基气体扩散电极稳定性较差，大多低于10小时，远低于工业连续生产的要求。因此，目前的气体扩散电极结构并不适用于二氧化碳电解过程。
发明内容
基于此，本发明提供了一种适用于二氧化碳电解的气体扩散电极，电解稳定性更好。
本发明一方面，提供了一种气体扩散电极，包括集流体和分别设置在所述集流体相对两个表面上的第一、第二涂层，所述第一涂层设置在靠近气体一侧表面，所述第二涂层设置在靠近电解液一侧表面，所述第一涂层包括至少一层催化导电层，所述第二涂层包括至少一层催化导电层，各所述催化导电层均为含有催化剂和疏水剂且能透过气体的多孔结构；
自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，各所述催化导电层中的疏水剂的质量含量依次降低。
在其中一个实施例中，所述第一涂层的最远离集流体的催化导电层中疏水剂的质量百分含量为40％～100％，所述第二涂层的最远离集流体的催化导电层中疏水剂的质量百分含量不大于30％。
在其中一个实施例中，所述第一涂层的最远离集流体的催化导电层中催化剂的质量百分含量为5％～40％，所述第二涂层的最远离集流体的催化导电层中催化剂的质量百分含量为60％～100％。
在其中一个实施例中，所述催化剂可导电且在300℃～360℃稳定不分解。
在其中一个实施例中，所述催化剂为碳和过渡金属的复合材料、碳和过渡金属氧化物的复合材料、贵金属和过渡金属的合金、贵金属和过渡金属氧化物的复合材料中的一种或多种，其中，过渡金属可选自锡、铋、铅、铟、镉中的一种或多种，贵金属可选自金、银、铂族金属中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述复合材料的制备方式可选自电沉积、物理混合、水热法、热解法、球磨法、气相沉积法中的一种或多种，过渡金属或过渡金属氧化物的质量百分含量为30％～100％，贵金属或碳的质量百分含量不大于70％。
在其中一个实施例中，所述疏水剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。
在其中一个实施例中，自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，每层所述催化导电层中疏水剂的含量依次增加。
在其中一个实施例中，所述气体扩散电极的孔隙率为30％～50％。
在其中一个实施例中，所述气体扩散电极中催化剂的总负载量为100mg/cm2至250mg/cm2。
本发明还一方面，提供一种所述的气体扩散电极的制备方法，包括以下步骤：
制备含有催化剂和疏水剂的各浆料，分别将各浆料在集流体的相对两个表面上依次形成各催化导电层，
其中，自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，各所述催化导电层中的疏水剂的质量含量依次降低；及
造孔成型。
本发明再一方面，提供所述的气体扩散电极在电解二氧化碳中的应用。
本发明还一方面，提供一种二氧化碳电解装置，包括所述的气体扩散电极。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
本发明提供的气体扩散电极，采用至少两层催化导电层的设计，各催化导电层的主要成分均相同，为催化剂和疏水剂，保证了在不同的电解液渗透深度下电极性能都能保持稳定；并在位于相对外层的催化导电层中添加更多的疏水剂，而位于相对内层的催化导电层则添加相对较少的疏水剂，构建平稳过渡的疏水能力梯度，有利于保证各层结构的不同疏水性需求，避免了疏水性的突变所带来的负面影响。本发明提供的气体扩散电极尤其适用于二氧化碳的电解，电解性能优异，稳定性突出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的气体扩散电极的结构示意图；
图2为实施例2制备的气体扩散电极的结构示意图；
图3为实施例3制备的气体扩散电极的结构示意图；
图4为实施例1制备的气体扩散电极和传统碳基气体扩散电极的稳定性对比图；
图5为实施例2制备的气体扩散电极测试性能图；
图6为实施例3制备的气体扩散电极测试性能图。
具体实施方式
现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。
因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本发明的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本发明更广阔的方面。
除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如，因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明一实施例提供气体扩散电极，包括集流体和分别设置在所述集流体相对两个表面上的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层设置在靠近气体一侧表面，所述第二涂层设置在靠近电解液一侧表面，所述第一涂层包括至少一层催化导电层，所述第二涂层包括至少一层催化导电层，各所述催化导电层均为含有催化剂和疏水剂且能透过气体的多孔结构；自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，各所述催化导电层中的疏水剂的质量含量依次降低。
本发明中“至少一层催化导电层”可以为一层催化导电层，也可以为两层及两层以上催化导电层。本发明中外层和内层是相对集流体来说，且是相对的，例如两个催化导电层中，位于外层的催化导电层是指更远离集流体的催化导电层，而位于内层的催化导电层是指更靠近集流体的催化导电层。
本发明提供的气体扩散电极，采用至少两层催化导电层的设计，各催化导电层的主要成分均相同，为催化剂和疏水剂，保证了在不同的电解液渗透深度下电极性能都能保持稳定；并在位于相对外层的催化导电层中添加更多的疏水剂，而位于相对内层的催化导电层则添加相对较少的疏水剂，构建平稳过渡的疏水能力梯度，有利于保证各层结构的不同疏水性需求，避免了疏水性的突变所带来的负面影响。本发明提供的气体扩散电极尤其适用于二氧化碳的电解，电解性能优异，稳定性突出。
在一些实施方式中，所述第一涂层的最外层的催化导电层中疏水剂的质量百分含量为40％～100％，所述第二涂层的最外层的催化导电层中疏水剂的质量百分含量不大于30％。
在一些实施方式中，所述第一涂层的最外层的催化导电层中催化剂的质量百分含量为5％～40％，所述第二涂层的最外层的催化导电层中催化剂的质量百分含量为60％～100％。
在一些实施方式中，自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，每层催化导电层中疏水剂的含量依次增加。
在一些实施方式中，自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，每层催化导电层中催化剂的含量依次减少。
气体扩散电极最少包括两层催化导电层，即第一涂层包括一层催化导电层，第二涂层包括一层催化导电层。
气体扩散电极还可以包括至少三层催化导电层。在一些实施方式中，第一涂层包括至少两层催化导电层，第二涂层包括一层催化导电层。在一些实施方式中，第一涂层包括一层催化导电层，第二涂层包括至少两层催化导电层。在一些实施方式中，第一涂层包括至少两层催化导电层，第二涂层包括至少两层催化导电层。在一些具体实施例中，气体扩散电极可以包括三层催化导电层。在一些实施方式中，第一涂层包括两层催化导电层，第二涂层包括一层催化导电层。在另一些实施方式中，第一涂层包括一层催化导电层，第二涂层包括两层催化导电层。气体扩散电极还包括四层催化导电层，第一涂层包括两层催化导电层，第二涂层包括两层催化导电层。包括至少三层催化导电层的气体扩散电极的稳定性更优。
本发明集流体可以为金属网或泡沫金属。金属网或泡沫金属的材质可以为银金属、镍金属、钛金属、银合金、镍合金、钛合金等，作为本发明的集流体需导电性良好且化学性质相对稳定。
在一些优选实施方式中，集流体为钛网或银网，可以提高电极的导电性和耐碱性。
本发明催化剂需导电且在300℃～360℃稳定不分解。
在一些实施方式中，所述催化剂为碳和过渡金属的复合材料、碳和过渡金属氧化物的复合材料、贵金属和过渡金属的合金、贵金属和过渡金属氧化物的复合材料中的一种或多种，其中，过渡金属可选自锡、铋、铅、铟、镉中的一种或多种，贵金属可选自金、银、铂族金属中的一种或多种。
上述复合材料的制备方式可选自电沉积、物理混合、水热法、热解法、球磨法、气相沉积法中的一种或多种。
复合材料中，过渡金属或过渡金属氧化物的质量百分含量可以为30％～100％，贵金属或碳的质量百分含量不大于70％。
在一些实施方式中，疏水剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。在一些优选实施方式中，疏水剂为聚四氟乙烯。
在一些实施方式中，气体扩散电极的孔隙率为30％～50％，可以更好的透过气体。
在一些实施方式中，气体扩散电极的中催化剂的总负载量为100mg/cm2至250mg/cm2，电解性能优异。
各催化导电层的厚度可以相同也可以不同，各催化导电层的厚度主要由形成各催化导电层的浆料中催化剂的含量决定。但优选地，要求最终气体扩散电极总厚度为0.2mm～1.0mm。
各催化导电层还可能含有其他组分，如粘结剂、分散剂等以及残留的造孔剂和造孔剂分解后的产物。
本发明进一步提供上述任一实施方式的气体扩散电极的制备方法，包括以下步骤：
制备含有催化剂和疏水剂的各浆料，分别将各浆料在集流体的相对两个表面上依次形成各催化导电层，
其中，自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，各所述催化导电层中的疏水剂的质量含量依次降低；及
造孔成型。
各浆料的配置均可以采用本领域技术人员公知的各种配置方法，例如，将催化剂、疏水剂等各组分分别添加至溶剂中混匀，添加的方式和顺序本发明没有限制，可以一起加入，也可以分批加入，优选地，可以借助混合脱泡机进行混合，混合分散时间控制在合适范围内，使浆料的粘度变化10分钟之内小于5％最佳，以使其较易实现涂布。每个浆料中还可以包括其他组分，如粘结剂、造孔剂、分散剂等。溶剂可以选用现有技术中的各种常用溶剂，例如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃以及水和醇类中的一种或多种。每个浆料中溶剂的加入量可根据所要制备的浆料的拉浆涂布的粘度和可操作性的要求进行灵活调整。
各浆料配置好后，分别按照由内到外的顺序依次在集流体的相对两个表面上涂布、干燥形成各催化导电层。干燥步骤是为除去溶剂等成分，温度可以为40～150℃，时间可以为5min～5h。
造孔成型方法可以由本领域任意习知的方法进行制备，例如向各催化导电层的浆料中添加一定量的造孔剂，浆料涂布干燥之后，进行煅烧，使得造孔剂分解，各催化导电层形成符合气体透过要求的多孔结构。
造孔剂的种类不限，可以包括但不限于羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素基化合物、聚乙二醇、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇以及它们的组合。这些造孔剂同时还具有增稠的作用。
进一步地，为了提高气体扩散电极的疏水性能，有效防止水淹情况的发生，还进一步包括，将涂布干燥后的各催化导电层进行煅烧的步骤。煅烧的温度小于疏水剂的分解温度，但是略高于疏水剂的熔点，以使各催化导电层中的疏水剂略微熔融后相互接触，形成一个稳定的疏水网络结构。在一些实施例中，煅烧温度为340℃～360℃。
需要说明的是，使疏水剂熔融的步骤和造孔成型都可以采用煅烧工艺，因此，本发明气体扩散电极的制备方法中，造孔成型的步骤优选在浆料中添加造孔剂，然后煅烧的方法进行。这样，造孔成型的步骤既可以保证各催化导电层的孔隙率，还可以同时形成疏水网络结构。
更进一步地，本发明气体扩散电极的制备方法还包括，热压步骤。热压步骤的目的是为了让层叠的各催化导电层(包括集流体)定型，即将层叠的各催化导电层压实，提高其机械强度，同时提高导电能力并调节电极孔隙率。热压步骤需要在煅烧之前。
再进一步地，本发明还提供上述的气体扩散电极在电解二氧化碳中的应用。
更进一步地，本发明还提供一种二氧化碳电解装置，包括所述的气体扩散电极。
以下为具体实施例。旨在对本发明做进一步的详细说明，以帮助本领域技术及研究人员进一步理解本发明，有关技术条件等并不构成对本发明的任何限制。在本发明权利要求范围内所做的任何形式的修改，均在本发明权利要求的保护范围之内。实施例中采用药物和仪器如非特别说明，均为本领域常规选择。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规条件，例如文献、书本中所述的条件或者生产厂家推荐的方法实现。
实施例1
(1)制备第一催化导电层
称取50g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，16毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀，至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在钛网10(目数为100目，厚度约0.2～0.3毫米)的一面，厚度控制在约1.0毫米，在40℃下干燥1h，得到第一催化导电层11。
(2)制备第二催化导电层
称取50g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，3毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。分散至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在钛网10的相对的另一面上，浆料的厚度控制在约1.2毫米。在40℃下干燥1h，得到第二催化导电层12。
(3)制备第三催化导电层
称取37.5g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，1.5毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。分散至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在第二催化导电层12表面，厚度控制在约0.6毫米。在40℃下干燥1h，得到第三催化导电层13。
(4)电极成型
将步骤(1)～(3)制得的层叠的各催化导电层置于热压机上，于15MPa、130℃下压制5分钟后取出。冷却至室温后，再将其放入马弗炉，在360℃的温度下煅烧15分钟，得到气体扩散电极。气体扩散电极的结构如图1所示。
实施例2
(1)制备第一催化导电层
称取50g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，16毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在钛网10(目数为100目，厚度约0.2～0.3毫米)的一面，厚度控制在约1.0毫米，在40℃下干燥1h，得到第一催化导电层11。
(2)制备第二催化导电层
称取50g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，3毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。分散至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在钛网10的相对的另一面上，浆料的厚度控制在约1.2毫米。在40℃下干燥1h，得到第二催化导电层12。
(3)电极成型
将步骤(1)～(2)制得的层叠的各催化导电层置于热压机上，于15MPa、130℃下压制5分钟后取出。冷却至室温后，再将其放入马弗炉，在360℃的温度下煅烧15分钟，得到气体扩散电极。气体扩散电极的结构如图2所示。
实施例3
(1)制备第一催化导电层
称取50g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，16毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在钛网10(目数为100目，厚度约0.2～0.3毫米)的一面，厚度控制在约1.0毫米，在40℃下干燥1h，得到第一催化导电层11。
(2)制备第二催化导电层
称取50g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，3毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。分散至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在钛网10的相对的另一面上，浆料的厚度控制在约1.2毫米。在40℃下干燥1h，得到第二催化导电层12。
(3)制备第三催化导电层
称取37.5g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，1.5毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。分散至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在第二催化导电层12表面，厚度控制在约0.6毫米。在40℃下干燥1h，得到第三催化导电层13。
(4)制备第四催化导电层
称取50g造孔剂溶液(质量分数1.8％的羟乙基甲基纤维素的水溶液)，18毫升的聚四氟乙烯乳液(质量分数为60％，溶剂为水)，在混合脱泡机中混合均匀。然后再向脱泡机中加入20g的催化活性材料(含2g炭黑和18g氧化锡)，再次分散均匀。至合适的状态得到浆料。
将浆料均匀涂抹在第一催化导电层11的表面，厚度控制在约1.0毫米，在40℃下干燥1h，得到第四催化导电层14。
(5)电极成型
将步骤(1)～(4)制得的层叠的各催化导电层置于热压机上，于15MPa、130℃下压制5分钟后取出。冷却至室温后，再将其放入马弗炉，在360℃的温度下煅烧15分钟，得到气体扩散电极。气体扩散电极的结构如图3所示。
测试例
将实施例1～3制得的气体扩散电极作为阴极电极，以负载氧化铱催化剂的碳纸作为阳极电极，以碳酸氢钾溶液作为电解液，以杜邦的Nafion 211作为阳离子交换膜，组装成电解装置。在电流密度为200mA/cm-2的条件下，电解电压为3.05V，能量效率达到约45％，测量各电解装置中阴极电极的稳定性。在超过500小时的电解时间内，阴极电极的性能没有发生衰减，产物甲酸的法拉第效率始终保持在80％以上，展现出了优秀的稳定性。而相比之下，传统的碳基气体扩散电极(西格里Sigracet 29BC)的稳定时间较短，不到3小时便发生电极水淹。实施例2和实施例3制得的气体扩散电极的稳定性也明显优于传统的碳基气体扩散电极，同样在电流密度为200mA/cm-2的条件下，分别可在超过300小时和400小时的电解时间内保持电压的稳定，且甲酸法拉第效率保持在80％以上。图4、图5、图6分别示出了实施例1、实施例2、实施例3制得的气体扩散电极作为阴极电极组装成的电解装置的测试结果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书以及附图可以用于解释权利要求的内容。
Claims (12)
1.一种气体扩散电极，其特征在于，包括集流体和分别设置在所述集流体相对两个表面上的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层设置在集流体靠近气体一侧表面，所述第二涂层设置在集流体靠近电解液一侧表面，所述第一涂层包括至少一层催化导电层，所述第二涂层包括至少一层催化导电层，各所述催化导电层均为含有催化剂和疏水剂且能透过气体的多孔结构；
自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，各所述催化导电层中的疏水剂的质量含量依次降低。
2.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其特征在于，所述第一涂层的最远离集流体的催化导电层中疏水剂的质量百分含量为40％～100％，所述第二涂层的最远离集流体的催化导电层中疏水剂的质量百分含量不大于30％。
3.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其特征在于，所述第一涂层的最远离集流体的催化导电层中催化剂的质量百分含量为5％～40％，所述第二涂层的最远离集流体的催化导电层中催化剂的质量百分含量为60％～100％。
4.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其特征在于，所述催化剂可导电且在300℃～360℃稳定不分解。
5.根据权利要求4所述的气体扩散电极，其特征在于，所述催化剂为碳和过渡金属的复合材料、碳和过渡金属氧化物的复合材料、贵金属和过渡金属的合金、贵金属和过渡金属氧化物的复合材料中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其特征在于，所述疏水剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其特征在于，自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，每层所述催化导电层中疏水剂的含量依次增加。
8.根据权利要求1～7任一项所述的气体扩散电极，其特征在于，所述气体扩散电极的孔隙率为30％～50％。
9.根据权利要求1～7任一项所述的气体扩散电极，其特征在于，所述气体扩散电极中催化剂的总负载量为100mg/cm2至250mg/cm2。
10.根据权利要求1～9任一项所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备含有催化剂和疏水剂的各浆料，分别将各浆料在集流体的相对两个表面上依次形成各催化导电层，
其中，自所述第一涂层至所述第二涂层的方向上，各所述催化导电层中的疏水剂的质量含量依次降低；及
造孔成型。
11.如权利要求1～9任一项所述的气体扩散电极在电解二氧化碳中的应用。
12.一种二氧化碳电解装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的气体扩散电极。
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| PB01 | Publication | ||
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