CN115332590A - 一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备方法和应用 - Google Patents
一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115332590A CN115332590A CN202210933940.0A CN202210933940A CN115332590A CN 115332590 A CN115332590 A CN 115332590A CN 202210933940 A CN202210933940 A CN 202210933940A CN 115332590 A CN115332590 A CN 115332590A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- hydrogen
- dissipation layer
- membrane electrode
- proton exchange
- 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
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 140
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 85
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 title claims 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 73
- -1 (N-methylpyridine) zinc (II) porphyrin Chemical compound 0.000 claims description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 11
- KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O Chemical compound CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N 0.000 claims description 11
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229950003776 protoporphyrin Drugs 0.000 claims description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 11
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 10
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 10
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 10
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 10
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 9
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002678 macrocyclic compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- MFKDRKNOFUOYMW-UHFFFAOYSA-N [Sn+4].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 Chemical compound [Sn+4].N1C(C=C2N=C(C=C3NC(=C4)C=C3)C=C2)=CC=C1C=C1C=CC4=N1 MFKDRKNOFUOYMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LBAIJNRSTQHDMR-UHFFFAOYSA-N magnesium phthalocyanine Chemical compound [Mg].C12=CC=CC=C2C(N=C2NC(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2N1 LBAIJNRSTQHDMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- SYRHIZPPCHMRIT-UHFFFAOYSA-N tin(4+) Chemical compound [Sn+4] SYRHIZPPCHMRIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000428 triblock copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 2
- LPMBTLLQQJBUOO-KTKRTIGZSA-N (z)-n,n-bis(2-hydroxyethyl)octadec-9-enamide Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)N(CCO)CCO LPMBTLLQQJBUOO-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 2
- HVVJCLFLKMGEIY-UHFFFAOYSA-N 2,3-dioctadecoxypropyl 2-(trimethylazaniumyl)ethyl phosphate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCC(COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OCCCCCCCCCCCCCCCCCC HVVJCLFLKMGEIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012448 Lithium borohydride Substances 0.000 claims description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 2
- VBIIFPGSPJYLRR-UHFFFAOYSA-M Stearyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C VBIIFPGSPJYLRR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- LWZFANDGMFTDAV-BURFUSLBSA-N [(2r)-2-[(2r,3r,4s)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]-2-hydroxyethyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O LWZFANDGMFTDAV-BURFUSLBSA-N 0.000 claims description 2
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 claims description 2
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 2
- NWADXBLMWHFGGU-UHFFFAOYSA-N dodecanoic anhydride Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OC(=O)CCCCCCCCCCC NWADXBLMWHFGGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- CULSIAXQVSZNSV-UHFFFAOYSA-N germanium(4+) Chemical compound [Ge+4] CULSIAXQVSZNSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 2
- DVEKCXOJTLDBFE-UHFFFAOYSA-N n-dodecyl-n,n-dimethylglycinate Chemical compound CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC([O-])=O DVEKCXOJTLDBFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229920000259 polyoxyethylene lauryl ether Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 235000010378 sodium ascorbate Nutrition 0.000 claims description 2
- PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M sodium ascorbate Substances [Na+].OC[C@@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M 0.000 claims description 2
- 229960005055 sodium ascorbate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims description 2
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 2
- PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M sodium-L-ascorbate Chemical compound [Na+].OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M 0.000 claims description 2
- GGHPAKFFUZUEKL-UHFFFAOYSA-M sodium;hexadecyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O GGHPAKFFUZUEKL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims 1
- ZPIRTVJRHUMMOI-UHFFFAOYSA-N octoxybenzene Chemical compound CCCCCCCCOC1=CC=CC=C1 ZPIRTVJRHUMMOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims 1
- TXBCHPGETQLSGV-UHFFFAOYSA-M sodium;2-(dodecylamino)propanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCNC(C)C([O-])=O TXBCHPGETQLSGV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 41
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 abstract description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 28
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- TYQCGQRIZGCHNB-JLAZNSOCSA-N l-ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(O)=C(O)C1=O TYQCGQRIZGCHNB-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K rhodium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Rh+3] SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 229910021583 Cobalt(III) fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021604 Rhodium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 2
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- AVWLPUQJODERGA-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+);diiodide Chemical compound [Co+2].[I-].[I-] AVWLPUQJODERGA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- BZRRQSJJPUGBAA-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) bromide Chemical compound Br[Co]Br BZRRQSJJPUGBAA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- YCYBZKSMUPTWEE-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) fluoride Chemical compound F[Co]F YCYBZKSMUPTWEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYCHYNMREWYSKH-UHFFFAOYSA-L iron(ii) bromide Chemical compound [Fe+2].[Br-].[Br-] GYCHYNMREWYSKH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- BQZGVMWPHXIKEQ-UHFFFAOYSA-L iron(ii) iodide Chemical compound [Fe+2].[I-].[I-] BQZGVMWPHXIKEQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- SHXXPRJOPFJRHA-UHFFFAOYSA-K iron(iii) fluoride Chemical compound F[Fe](F)F SHXXPRJOPFJRHA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002057 nanoflower Substances 0.000 description 2
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920003934 Aciplex® Polymers 0.000 description 1
- 229920003935 Flemion® Polymers 0.000 description 1
- 229910003803 Gold(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021639 Iridium tetrachloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021638 Iridium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241001089723 Metaphycus omega Species 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- FBCHMEOPUKIZJN-UHFFFAOYSA-N dodecyl 2-aminopropanoate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOC(=O)C(C)N FBCHMEOPUKIZJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical group OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K gold trichloride Chemical compound Cl[Au](Cl)Cl RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940076131 gold trichloride Drugs 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical group 0.000 description 1
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 1
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 description 1
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 1
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 1
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 1
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002114 octoxynol-9 Polymers 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001643 poly(ether ketone) Chemical group 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- YWFDDXXMOPZFFM-UHFFFAOYSA-H rhodium(3+);trisulfate Chemical compound [Rh+3].[Rh+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O YWFDDXXMOPZFFM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229950006451 sorbitan laurate Drugs 0.000 description 1
- 235000011067 sorbitan monolaureate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- CALMYRPSSNRCFD-UHFFFAOYSA-J tetrachloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)(Cl)Cl CALMYRPSSNRCFD-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical group [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
-
- 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
- H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8807—Gas diffusion layers
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1069—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
本发明涉及一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备和应用。所述带有氢气耗散层的膜电极依次包括阳极气体扩散层、阳极催化层、氢气耗散层、质子交换膜、阴极催化剂层和阴极气体扩散层。使用光催化等方法在质子交换膜上原位生长超低载量贵金属、过渡金属或合金作为氢气耗散层，同时以气体耗散层中的贵金属、过渡金属或合金颗粒为核使其它贵金属、过渡金属或合金进行原位化学还原获得催化层，或者通过喷涂、转印等传统方法获得催化层，经处理后与气体扩散层热压从而形成带有氢气耗散层的膜电极。本发明中氢气耗散层可以消耗从阴极渗透过来的氢气，提高电解水过程的安全性，其所构筑的膜电极同时具有超薄、超低贵金属载量和电极性能优异等优点。
Description
技术领域
本发明属于电化学领域(膜电极制备技术)，具体涉及一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备方法，所制备的膜电极可用于水电解的反应装置。
背景技术
提高水电解制氢效率的一个策略是通过使用更薄的质子交换膜来降低质子传输阻力，然而，使用薄膜的一个主要缺点是，氢气会更容易从阴极渗透到富氧阳极，形成爆炸性气体，特别是当阴极侧在高压下运行时这种情况更加危险。为了将氢含量保持在符合安全标准的水平，可以采用两种不同的策略：(1)减少氢渗透；(2)减少阳极侧氢含量。
关于减少氢渗透现象，可以使用增加膜厚度的最简单解决方案，但代价是由于更高的膜电阻而增加了欧姆极化。其他解决方案例如聚合物膜的表面或本体处理。2008年，S.A.Grigoriev(International Journal of Hydrogen Energy，Volume 34,Issue 14,July 2009,5986-5991)使用磷酸锆或聚醚酮质子交换膜进行改性。结果表明：可以将电流效率提高两倍，而不会显着影响电池电压。但这样的处理既不能完全解决气体纯度问题，也不能排除在电解槽内积聚形成爆炸性气体混合物的可能性。
而针对减少阳极侧氢含量，研究者研究了电流密度(InternationalJournalofHydrogenEnergy,2017,42(21)：14355-14366)和气体扩散层压缩(International Journalof Hydrogen Energy,2020,45(7):4008-4014.)等因素对氢气渗透的影响，但目前还缺乏可以有效降低阳极侧氢气含量的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了带有氢气耗散层的膜电极的制备方法和应用，所制备的膜电极可用于电解水的反应装置。本发明中设计的氢气耗散层可以消耗从阴极渗透过来的氢气，提高电解水过程的安全性，其所构筑的带有氢气耗散层的膜电极同时具有超薄的催化剂层、电极性能优异等优点。
本发明的技术方案为：
一种带有氢气耗散层的膜电极，包括阳极气体扩散层、氢气耗散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化剂层和阴极气体扩散层；所述质子交换膜位于阴极催化层和气体耗散层中间，所述氢气耗散层的另一侧是阳极催化层，阳极催化层和阴极催化层外侧是气体扩散层(阳极催化层的外侧是阳极气体扩散层，阴极催化层外侧是阴极气体扩散层)，氢气耗散层中金属载量为0.001-5mg/cm-2，优选为：0.001-3mg/cm-2，更优选为0.01-1mg/cm-2；氢气耗散层的厚度为10-3000nm，优选为20-1000nm；阳极催化层和阴极催化层中金属的载量均为0.001-3mg/cm2，优选为0.1-1mg/cm2；阳极催化层和阴极催化层的厚度均为20-3000nm，优选为20-1000nm；质子交换膜的厚度为5-200μm。
本发明中所述阳极气体扩散层、阴极气体扩散层均为泡沫镍、泡沫铜、不锈钢板、钛毡、烧结钛、钛网、钛板、碳毡、碳纸、碳布中的一种或两种以上。
本发明所述的质子交换膜为全氟磺酸质子交换膜，可以是以Nafion膜(美国杜邦(DuPont)公司)为代表的质子交换膜，如Nafion 117、Nafion 115、Nafion 212或Nafion211；可以是DF系列质子交换膜(中国山东东岳集团)，如DF988、DF2801；也可以是DF260、NEPEM系列离子膜(中国江苏科润)、
质子交换膜(美国戈尔(Gore)公司)、BAM膜(加拿大巴拉德(Ballard)能源系统公司)、Flemion膜(日本旭硝子(Asahi Glass)公司)和Aciplex系列膜(日本旭化成(Asahi Chemical)公司)
本发明所述金属为铂、金、钯、钌、铱、铑、银、镍、钴、铁、铜、锰中的一种或两种以上。
本发明所述氢气耗散层通过光催化、电化学沉积、物理气相沉积、转印或喷涂的方式获得。
本发明另一目的为提供一种上述带有氢气耗散层的膜电极的制备方法，包括如下步骤：
1)氢气耗散层的制备：
光催化法：将担载金属大环化合物的质子交换膜装入反应装置中，然后加入反应液，随后使用光源光照1-60min(优选为1-30min)，之后静置1-48h(优选为12-48h)。
所述光源分为激光、可见光和紫外光中的一种或两种以上；
2)催化层的制备：
将步骤(1)使用后的反应液移出，之后用去离子水清洗，在阴、阳极重新加入相同或不同的反应液，在30-100℃反应1-72h，或者通过喷涂、物理气相沉积、转印等传统方法在阴阳极两侧获得催化层，得到带有催化层和氢耗散层的质子交换膜；
步骤(1)和步骤(2)中，所述反应液均由金属盐溶液、表面活性剂溶液、还原剂的溶液配置而成；其中：
所述金属盐溶液的浓度为0.1-200mmol/L，优选为0.5-100mmol/L；
所述表面活性剂溶液的浓度为0.1-200mmol/L，优选为0.1-150mmol；
所述表面活性剂溶液与金属盐溶液的体积比为0.1-10：1，优选为0.5-10：1；
所述还原剂溶液的浓度为0.01-20mol/L，优选为0.05-10mmol；
所述还原剂溶液与金属盐溶液的体积比为1-100：1，优选为0.5-30：1；
3)带有氢气耗散层的膜电极的制备：
将步骤2)所得的生长有催化剂层的质子交换膜干燥，之后在10-150℃(优选为100-150℃)、0.1-20MPa(优选为0.5-15MPa)下，将阳极气体扩散层和阴极气体扩散层分别置于生长有催化剂层的质子交换膜的两侧热压0.5-10min(优选为0.5-7min)，从而得到带有氢气耗散层的膜电极。
本发明光催化制备氢气耗散层所用金属大环化合物为锌(Ⅱ)原卟啉、4(N-甲基吡啶)锌(Ⅱ)卟啉、八乙基锌(Ⅱ)卟啉、锡(IV)卟啉、4(对-磺酸基苯基)锌(Ⅱ)卟啉、锡(IV)酞菁、锌(Ⅱ)原卟啉、、锗(IV)卟啉、4(N-甲基吡啶)锌(Ⅱ)卟啉、八乙基锌(Ⅱ)卟啉、锡(IV)卟啉、4(对-磺酸基苯基)锌(Ⅱ)卟啉、锡(IV)酞菁、锗(IV)酞菁和镁酞菁中的一种或两种以上混合物酞菁和镁酞菁中的一种或两种以上混合物。
本发明光催化制备氢气耗散层所述担载金属大环化合物于质子交换膜膜上的方法包括喷涂、浸渍或印刷。
本发明光催化制备氢气耗散层所述还原剂为甲酸、乙酸、甲醛、乙醛、抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、乙二醇、硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾、葡萄糖中的至少一种。
本发明光催化制备氢气耗散层所述金属盐为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍、氯化镍、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、醋酸锌、氯化钴、溴化钴、碘化钴、氟化钴、硝酸钴、硫酸钴、氯化铁、溴化铁、碘化铁、氟化铁、硝酸铁、硫酸铁、硝酸银、三氯化铑、硫酸铑、氯铑酸、氯铑酸钾、氯铑酸钠、氯铑酸铵、三氯化钌、氯钌酸、氯钌酸钾、氯钌酸钠、氯钌酸铵、三氯化金、氯金酸、氯金酸钾、氯金酸钠、氯金酸铵、氯铂酸、氯亚铂酸、氯铂酸钾、氯亚铂酸钾、氯铂酸钠、氯亚铂酸钠、氯铂酸铵、氯亚铂酸铵、三氯化铱、四氯化铱、氯铱酸、氯铱酸钾、氯铱酸钠、氯铱酸铵、二氯化钯、氯钯酸钾、氯钯酸钠、氯钯酸铵、氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠、氯亚钯酸铵、硫酸钯的至少一种。
本发明光催化制备氢气耗散层所述表面活性剂为油酸二乙醇酰胺、十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基磺乙基甜菜碱、聚乙烯醇、聚丙烯酸、二硬脂酰基磷脂酰胆碱、月桂酸失水山梨醇酯、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯单叔辛基苯基醚、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基氨基丙酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚、月桂基硫酸钠、聚环氧乙烯月桂酰醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
本发明步骤2)中生长有催化剂层的质子交换膜的干燥条件为：先室温下空气中干燥，再在20-120℃、0.01-0.5MPa真空度下干燥。
本发明另一目的为提供一种上述带有氢气耗散层的膜电极在水电解中的应用。
本发明使用光催化等方法在质子交换膜上原位生长超低载量贵金属、过渡金属或合金作为氢气耗散层，同时以气体耗散层中的贵金属、过渡金属或合金颗粒为核使其它贵金属、过渡金属或合金进行原位化学还原获得催化层，或者通过喷涂、转印等传统方法获得催化层，经处理后与气体扩散层热压从而形成带有氢气耗散层的膜电极。添加了氢气耗散层之后，可以消耗从阴极渗透过来的氢气，有效降低了阳极侧氢气含量，提高了电解水过程的安全性，为薄膜在电解水的大规模应用提供了可行性。同时所构筑的带有氢气耗散层的膜电极具有超薄、超低贵金属载量和电极性能优异等优点。所制备的膜电极是可用于水电解的反应装置。
同现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明制备的带有氢气耗散层的膜电极所具有的氢气耗散层能有效降低阳极侧氢气含量，提高电解水过程的安全性，为薄膜在电解水的大规模应用提供了可行性；
2)本发明制备的带有氢气耗散层的膜电极具有催化剂贵金属担载量低、利用效率高的特点，能够极大地降低膜电极的成本；
3)本发明描述的膜电极制备方法具有制备方法操作简单的特点，为水电解膜电极的制备提供了新的技术路线。
附图说明
本发明附图8幅，
图1为实施例1中氢气耗散层的扫描电镜(SEM)照片；
图2为实施例2中膜电极催化剂层的SEM照片；
图3为实施例3中膜电极催化剂层的SEM照片；
图4为实施例3中膜电极在水电解池中的I-V曲线；
图5为实施例3中膜电极在水电解池中的交流阻抗谱；
图6为实施例3中膜电极在水电解池中的塔菲尔曲线图；
图7为实施例4中膜电极在水电解池中阳极氢气含量图；
图8为对比例1中膜电极在水电解池中阳极氢气含量图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸溶液(6.67mM)、氯化铜溶液(20mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.067mM)、抗坏血酸溶液(50mM)按照1:1:1：1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后置于可见光下光照50min，静置24h。
图1为实施例1中光催化法得到氢气耗散层的SEM照片，可以发现Pt已经生长在了质子交换膜上，形貌为纳米球。
实施例2
a)将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸溶液(2mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.0667mM)、抗坏血酸溶液(50mM)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后在可见光下光照50min，静置24h。
b)将反应液倒出，然后用去离子水清洗8次，然后将氯铱酸溶液(6.67mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.067mM)、甲酸溶液(1.35M)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，在85℃下反应12h，然后倒出反应液，用去离子水冲洗后取出质子交换膜。
c)将质子交换膜室温下空气中干燥30min后置于真空吸附加热平台，在70℃、0.1MPa真空度下平整干燥15min，随后将碳纸置于生长有催化剂层的质子交换膜的两侧，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
图2为实施例2中制备的带有氢气耗散层的膜电极催化剂层的SEM照片，得到由纳米花状催化剂构成的催化层，且尺寸分布均一，纳米花的粒径约为550nm。
实施例3
a)将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸(2mM)溶液、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.0667mM)、抗坏血酸溶液(50mM)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后在可见光下光照50min，静置24h。
b)将反应液倒出，然后用去离子水清洗8次，然后取氯铱酸(6.67mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物(0.0667mM)、甲酸(1.35M)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池阳极侧；将氯铂酸(2mM)溶液、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.0667mM)、甲酸溶液(1.35M)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池阴极侧，在85℃下反应12h，然后倒出反应液，用去离子水冲洗后取出质子交换膜。
c)将质子交换膜室温下空气中干燥30min后置于真空吸附加热平台，在70℃、0.1MPa真空度下平整干燥15min，随后将碳纸置于生长有催化剂层的质子交换膜的两侧，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
图3为实施例3中制备的带有氢气耗散层的膜电极催化剂层的SEM照片，可以得到由纳米花状催化剂构成的催化层，且尺寸分布均一，纳米花的粒径约为300nm。
图4为实施例3制备的带有氢气耗散层的膜电极在水电解池中的I-V曲线，电池测试条件为：H2O流量为20mL/min，电池温度为80℃，常压，电流密度为1A/cm2时，槽电压为1.67V。
图5为实施例3制备的带有氢气耗散层的膜电极在水电解池中的交流阻抗谱，电池的欧姆阻抗为59.4mΩcm2，表明极大地降低了各部分间的接触电阻。
图6为实施例3制备的带有氢气耗散层的膜电极在水电解池中塔菲尔曲线，可以得知该膜电极具有优异的动力学特性。
实施例4
a)将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸(2mM)溶液、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.0667mM)、抗坏血酸溶液(50mM)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后在可见光下光照50min，静置24h。
b)将反应液倒出，然后用去离子水清洗8次，然后将氯铱酸溶液(6.67mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.067mM)、甲酸溶液(1.35M)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，在85℃下反应12h，然后倒出反应液，用去离子水冲洗后取出质子交换膜。
c)将质子交换膜室温下空气中干燥30min后置于真空吸附加热平台，在70℃、0.1MPa真空度下平整干燥15min，随后将碳纸置于生长有催化剂层的质子交换膜的阴极侧，将Ti毡置于生长有催化剂层的质子交换膜的阳极侧，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
图7为实施例4中制备的带有氢气耗散层的膜电极的阳极侧氢气含量。在电流密度为33mA cm-2时氢气含量最高，为0.22％，极大降低了低电流密度时氢气的体积分数，提高了使用薄膜进行电解水的安全性。
实施例5
a)将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸钾溶液(2mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.0667mM)、抗坏血酸溶液(50mM)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后在可见光下光照50min，静置24h。
b)将反应液倒出，然后用去离子水清洗8次，然后将氯铱酸溶液(6.67mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.067mM)、甲酸溶液(1.35M)混合溶液(0.8ml)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取加入到反应池两侧，在85℃下反应12h，然后倒出反应液，用去离子水冲洗后取出质子交换膜。
c)将质子交换膜室温下空气中干燥30min后置于真空吸附加热平台，在70℃、0.1MPa真空度下平整干燥15min，随后将碳纸置于生长有催化剂层的质子交换膜的两侧，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
实施例6
a)将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸溶液(2mM)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物溶液(0.0667mM)、抗坏血酸溶液(50mM)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后在可见光下光照50min，静置24h。
b)将反应液倒出，然后用去离子水清洗8次，然后将氯铱酸溶液(6.67mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.067mM)、甲酸溶液(1.35M)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，在85℃反应12h，然后倒出反应液，用去离子水冲洗后取出质子交换膜。
c)将质子交换膜室温下空气中干燥30min后置于真空吸附加热平台，在70℃、0.1MPa真空度下平整干燥15min，随后将碳纸置于生长有催化剂层的质子交换膜的两侧，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
实施例7
a)将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸溶液(2mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.0667mM)、抗坏血酸溶液(150mM)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后在可见光下光照50min，静置24h。
b)将反应液倒出，然后用去离子水清洗8次，然后将氯铱酸溶液(6.67mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.067mM)、甲酸溶液(1.35M)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，在85℃下反应12h，然后倒出反应液，用去离子水冲洗后取出质子交换膜。
c)将质子交换膜室温下空气中干燥30min后置于真空吸附加热平台，在70℃、0.1MPa真空度下平整干燥15min，随后将碳纸置于生长有催化剂层的质子交换膜的两侧，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
实施例8
a)将质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)放于锌(Ⅱ)原卟啉溶液(0.1mM)中浸泡，将浸泡过的质子交换膜装入反应装置中，然后将氯铂酸溶液(2mM)、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液(0.0667mM)、抗坏血酸溶液(150mM)按照1:1:1的体积比进行混合配置成混合溶液作为反应液，取混合溶液(0.8ml)加入到反应池两侧，随后在可见光下光照50min，静置24h。
b)在带有氢气耗散层的质子交换膜两侧分别分喷涂Pt/C和Ir黑作为阴极催化层和阳极催化层，阴极催化剂载量为0.14mgPtcm2,阳极催化剂载量为1mgIrcm2，后将碳纸、Ti毡分别作为阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，和上述获得的膜电极，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
对比例1
在质子交换膜Nafion212(厚度为125μm)两侧分别分喷涂Pt/C和Ir黑作为阴极催化层和阳极催化层，阴极催化剂载量为0.14mgPtcm2,阳极催化剂载量为1mgIrcm2，后将碳纸、Ti毡分别作为阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，和上述获得的膜电极，放入热压成型机中，130℃、6MPa下热压3min，制备得到膜电极。
图8为对比例1中制备的膜电极的阳极侧氢气含量，在电流密度为33mA cm-2时氢气含量最高，为0.8％，是添加了耗散层的膜电极的阳极侧氢气含量的3.63倍，耗散层的加入极大的提高了使用薄膜进行电解水的氢安全性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是未脱离本发明技术方案的内容，根据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等效变化及修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带有氢气耗散层的膜电极，其特征在于，依次包括阳极气体扩散层、阳极催化层、氢气耗散层、质子交换膜、阴极催化剂层和阴极气体扩散层；所述氢气耗散层中金属载量为0.001-5mg/cm2，阳极催化层和阴极中金属载量均为0.001-3mg/cm2；所述质子交换膜为全氟磺酸质子交换膜，厚度为5-200μm；所述阳极气体扩散层、阴极气体扩散层均为泡沫镍、泡沫铜、不锈钢板、钛毡、烧结钛、钛网、钛板、碳毡、碳纸、碳布中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的带有氢气耗散层的膜电极，其特征在于，所述金属为铂、金、钯、钌、铱、铑、银、镍、钴、铁、铜、锰中的一种或两种以上；所述氢气耗散层的厚度为10-3000nm；所述阳极催化层和阴极催化层的厚度均为20-3000nm。
3.根据权利要求1所述的带有氢气耗散层的膜电极，其特征在于，所述氢气耗散层通过光催化、电化学沉积、物理气相沉积、转印或喷涂的方式获得。
4.权利要求1-3中任意一项所述的带有氢气耗散层的膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)氢气耗散层的制备：
将担载金属大环化合物的质子交换膜装入反应装置中，再加入反应液，随后使用光源光照1-60min，之后静置1-48h；
所述光源为激光、可见光和紫外光中的一种或两种以上；
2)催化层的制备：
将步骤1)使用后的反应液移出，之后用去离子水清洗，在阴、阳极重新加入相同或不同的反应液，在30-100℃反应1-72h，或者通过喷涂、物理气相沉积或转印的传统方法在阴、阳极两侧获得催化层，得到带有催化层和氢耗散层的质子交换膜；
3)带有氢气耗散层的膜电极的制备：
将步骤2)所得的带有催化层和氢耗散层的质子交换膜干燥，之后在10-150℃、0.1-20MPa下，将阳极气体扩散层和阴极气体扩散层分别置于带有催化剂层的质子交换膜的两侧热压0.5-10min，得到带有氢气耗散层的膜电极；
步骤1)和步骤2)中，所述反应液均由金属盐溶液、表面活性剂溶液、还原剂的溶液配置而成；其中：
所述金属盐溶液的浓度为0.1-200mmol/L；
所述表面活性剂溶液的浓度为0.1-200mmol/L；
所述表面活性剂溶液与金属盐溶液的体积比为0.1-10：1；
所述还原剂溶液的浓度为0.01-20mol/L；
所述还原剂溶液与金属盐溶液的体积比为1-100：1。
5.根据权利要求4所述的带有氢气耗散层的膜电极的制备方法，其特征在于，所述金属大环化合物为锌(Ⅱ)原卟啉、4(N-甲基吡啶)锌(Ⅱ)卟啉、八乙基锌(Ⅱ)卟啉、锡(IV)卟啉、4(对-磺酸基苯基)锌(Ⅱ)卟啉、锡(IV)酞菁、锗(IV)酞菁和镁酞菁中的一种或两种以上混合物。
6.根据权利要求4所述的带有氢气耗散层的膜电极的制备方法，其特征在于，所述担载金属大环化合物于质子交换膜膜上的方法包括喷涂、浸渍或印刷。
7.根据权利要求4所述的带有氢气耗散层的膜电极的制备方法，其特征在于，所述还原剂为甲酸、乙酸、甲醛、乙醛、抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、乙二醇、硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾、葡萄糖中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的带有氢气耗散层的膜电极的制备方法，其特征在于，,所述金属盐为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍、氯化镍、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、醋酸锌、氯化钴、溴化钴、碘化钴、氟化钴、硝酸钴、硫酸钴、氯化铁、溴化铁、碘化铁、氟化铁、硝酸铁、硫酸铁、硝酸银、三氯化铑、硫酸铑、氯铑酸、氯铑酸钾、氯铑酸钠、氯铑酸铵、三氯化钌、氯钌酸、氯钌酸钾、氯钌酸钠、氯钌酸铵、三氯化金、氯金酸、氯金酸钾、氯金酸钠、氯金酸铵、氯铂酸、氯亚铂酸、氯铂酸钾、氯亚铂酸钾、氯铂酸钠、氯亚铂酸钠、氯铂酸铵、氯亚铂酸铵、三氯化铱、四氯化铱、氯铱酸、氯铱酸钾、氯铱酸钠、氯铱酸铵、二氯化钯、氯钯酸钾、氯钯酸钠、氯钯酸铵、氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠、氯亚钯酸铵、硫酸钯的至少一种。
9.根据权利要求4所述的带有氢气耗散层的膜电极的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为油酸二乙醇酰胺、十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基磺乙基甜菜碱、聚乙烯醇、聚丙烯酸、二硬脂酰基磷脂酰胆碱、月桂酸失水山梨醇酯、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯单叔辛基苯基醚、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基氨基丙酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚、月桂基硫酸钠、聚环氧乙烯月桂酰醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
10.权利要求1-3中任意一项所述的带有氢气耗散层的膜电极在水电解中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210933940.0A CN115332590A (zh) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | 一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210933940.0A CN115332590A (zh) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | 一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115332590A true CN115332590A (zh) | 2022-11-11 |
Family
ID=83920898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210933940.0A Pending CN115332590A (zh) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | 一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115332590A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116926618A (zh) * | 2023-09-15 | 2023-10-24 | 北京英博新能源有限公司 | 具有复合催化层结构的催化剂涂层质子膜及其制备方法和电解水设备 |
| CN118127564A (zh) * | 2024-05-08 | 2024-06-04 | 山东东岳未来氢能材料股份有限公司 | 一种低渗氢质子交换膜及其制备方法和应用 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070092777A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-04-26 | Aruna Zhamu | Self-humidifying proton exchange membrane, membrane-electrode assembly, and fuel cell |
| CN101388463A (zh) * | 2008-10-23 | 2009-03-18 | 上海交通大学 | 质子交换膜水电解电池膜电极及其制备方法 |
| CN104900893A (zh) * | 2014-03-07 | 2015-09-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种光驱动快速制备膜电极的方法、装置及应用 |
| CN109690854A (zh) * | 2016-08-25 | 2019-04-26 | 质子能体系股份有限公司 | 膜电极组合件及其制造方法 |
| CN111146457A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-12 | 大连理工大学 | 一种基于双金属大环化合物的多孔复合材料电催化剂的制备及其应用 |
| CN113285107A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-20 | 大连理工大学 | 一种超低贵金属载量一体化膜电极及其制备方法和应用 |
| CN113279006A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-20 | 大连理工大学 | 一种气体扩散电极、制备方法及其应用 |
| CN113416982A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 江苏科润膜材料有限公司 | 一种复合质子交换膜及其制备方法 |
| CN113913843A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-01-11 | 嘉善恒兴电力建设有限公司 | 一种质子交换膜电解槽电解水制氢的方法 |
| CN114080475A (zh) * | 2019-05-17 | 2022-02-22 | 保罗·谢勒学院 | 用于聚合物电解质水电解池的聚合物膜的制备方法 |
| CN114737211A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-07-12 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种质子交换复合增强膜、制备方法、水电解膜电极及应用 |
-
2022
- 2022-08-04 CN CN202210933940.0A patent/CN115332590A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070092777A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-04-26 | Aruna Zhamu | Self-humidifying proton exchange membrane, membrane-electrode assembly, and fuel cell |
| CN101388463A (zh) * | 2008-10-23 | 2009-03-18 | 上海交通大学 | 质子交换膜水电解电池膜电极及其制备方法 |
| CN104900893A (zh) * | 2014-03-07 | 2015-09-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种光驱动快速制备膜电极的方法、装置及应用 |
| CN109690854A (zh) * | 2016-08-25 | 2019-04-26 | 质子能体系股份有限公司 | 膜电极组合件及其制造方法 |
| CN114080475A (zh) * | 2019-05-17 | 2022-02-22 | 保罗·谢勒学院 | 用于聚合物电解质水电解池的聚合物膜的制备方法 |
| CN111146457A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-12 | 大连理工大学 | 一种基于双金属大环化合物的多孔复合材料电催化剂的制备及其应用 |
| CN113285107A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-20 | 大连理工大学 | 一种超低贵金属载量一体化膜电极及其制备方法和应用 |
| CN113279006A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-20 | 大连理工大学 | 一种气体扩散电极、制备方法及其应用 |
| CN113416982A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 江苏科润膜材料有限公司 | 一种复合质子交换膜及其制备方法 |
| CN113913843A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-01-11 | 嘉善恒兴电力建设有限公司 | 一种质子交换膜电解槽电解水制氢的方法 |
| CN114737211A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-07-12 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种质子交换复合增强膜、制备方法、水电解膜电极及应用 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116926618A (zh) * | 2023-09-15 | 2023-10-24 | 北京英博新能源有限公司 | 具有复合催化层结构的催化剂涂层质子膜及其制备方法和电解水设备 |
| CN116926618B (zh) * | 2023-09-15 | 2023-12-01 | 北京英博新能源有限公司 | 具有复合催化层结构的催化剂涂层质子膜及其制备方法和电解水设备 |
| CN118127564A (zh) * | 2024-05-08 | 2024-06-04 | 山东东岳未来氢能材料股份有限公司 | 一种低渗氢质子交换膜及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vincent et al. | Low cost hydrogen production by anion exchange membrane electrolysis: A review | |
| CN115332590A (zh) | 一种带有氢气耗散层的膜电极及其制备方法和应用 | |
| CA2787477C (en) | Energy storage and generation systems | |
| Modestov et al. | MEA for alkaline direct ethanol fuel cell with alkali doped PBI membrane and non-platinum electrodes | |
| JP6628867B2 (ja) | 電極触媒ならびに当該電極触媒を用いる膜電極接合体および燃料電池 | |
| Li et al. | Long-term contamination effect of iron ions on cell performance degradation of proton exchange membrane water electrolyser | |
| CN106887598A (zh) | 一种有序化膜电极及其制备和应用 | |
| JP5522423B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用電極触媒 | |
| CN108075144B (zh) | 一种燃料电池用核壳结构催化剂及制备和应用 | |
| JP5998276B2 (ja) | 触媒の製造方法ならびに当該触媒を用いる電極触媒層、膜電極接合体および燃料電池 | |
| CN113285107B (zh) | 一种超低贵金属载量一体化膜电极及其制备方法和应用 | |
| CN105719852A (zh) | 三维纳米多孔石墨烯/二氧化锰复合电极材料的制备方法 | |
| CN103123974B (zh) | 导电聚合物/金属/质子交换膜型复合膜及其制备和应用 | |
| CN106816614B (zh) | 燃料电池用致密铂单原子层催化的制备及电极和应用 | |
| US20210292162A1 (en) | Palladium-platinum system for use as hydrogen storage material and/or electrocatalyst, preferably in fuel-cells | |
| CN113279006A (zh) | 一种气体扩散电极、制备方法及其应用 | |
| Zou et al. | Tuning the wettability of advanced mesoporous FeNC catalysts for optimizing the construction of the gas/liquid/solid three-phase interface in air-cathodes | |
| Bin et al. | High-pressure proton exchange membrane water electrolysis: Current status and challenges in hydrogen production | |
| JP2008198447A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| CN112708907B (zh) | 一种复合质子交换膜、其制备方法及用途 | |
| CN109599580A (zh) | 一种用于纯液体燃料电池的超薄膜电极及其制备方法和应用 | |
| CN115418673A (zh) | 基于质子交换膜的海水pem电解制氢系统及方法 | |
| CN213570766U (zh) | 一种基于铅网的水分解制氢装置 | |
| Qin et al. | Integrated ultra-low PtIr catalyst coated membrane toward efficient proton exchange membrane water electrolyzers | |
| Kim et al. | Improving stability of reinforced composite membrane with hydrophilic interlayer coating |
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 |