CN116670874A - 使用两种成分的氟化混合电解质添加剂的改善性能的膜电极组件 - Google Patents

使用两种成分的氟化混合电解质添加剂的改善性能的膜电极组件 Download PDF

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Abstract

一种电极层(120)可以具有一导电材料(155)、一催化剂(160)、一离聚物粘合剂(170)及一全氟碳化合物(175)。所述离聚物粘合剂(170)在所述导电材料(155)上形成数个亲水区域以支持质子及水传输。所述全氟碳化合物(175)在所述导电材料(155)上形成数个疏水区域以支持氧的溶解及传输。所述电极(120)可用于制造一膜电极组件(110)，并可配置成作为其阴极。燃料电池(100)及燃料电池堆叠可以包括这样的膜电极组件(110)。

Description

使用两种成分的氟化混合电解质添加剂的改善性能的膜电极 组件
相关申请
本申请主张于2020年9月28日提交的美国临时申请号63/084,185的优先权权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及燃料电池，并且更具体地，涉及用于燃料电池的膜电极组件的电极。
背景技术
本节提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
燃料电池系统可用作许多应用中的电源，例如车辆及固定发电厂。这样的系统有望以经济的方式提供电力，并带来环境及其他方面的好处。然而，为了在商业上可行，燃料电池系统应所述表现出足够的运行可靠性，即使当燃料电池处于其优选运行范围之外的条件下时也是如此。
燃料电池转化反应物，即燃料及氧化剂，以产生电能及反应产物。聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cells，PEM燃料电池)采用膜电极组件(membrane electrode assembly，MEA)，其包括设置在两个电极(即阴极及阳极)之间的聚合物电解质或离子交换膜。催化剂通常会在电极处引发所需的电化学反应。分隔板或双极板(包括提供用于引导反应物穿过每个电极基板表面的流场的板)设置在MEA的每一侧。
在操作中，单一燃料电池在负载下的输出电压可以低于一伏特。因此，为了提供更大的输出电压，可以将多个电池堆叠在一起并串联连接以创建更高电压的燃料电池堆叠。端板组件可以放置在堆叠的每一端以将堆叠保持在一起并将堆叠部件压在一起。压缩力可以在各种堆叠部件之间提供密封及充分的电接触。燃料电池组然后可以进一步串联及/或并联组合以形成更大的阵列以提供更高的电压及/或电流。
尽管燃料电池为基于化石燃料的发电提供了有前途的替代方案，但是应用燃料电池技术来创建优化的燃料电池已被证明是困难的。例如，优化燃料电池的功率密度是一个持续的过程，并且非常需要增加功率密度。具有增强功率密度的燃料电池可以提供许多优势，包括成本及重量优化。然而，改善高电流密度性能是一项挑战，因为在高电流密度下会发生相当大的极化损失。特别地，氧气传输阻力会随着催化剂负载量的减少而增加，并且还会导致催化剂层的降解。
目前，低当量短侧链离聚物及特定官能化离聚物可用于改善催化剂的性能，但这些方法存在折衷。例如，短侧链低当量离聚物会溶胀并引起溢流，从而抑制氧气传输。此外，某些功能化的离聚物可能很昂贵并且无法在市场上买到。
持续需要可具有优化的功率密度的用于膜电极组件的电极。理想地，电极应提高功率密度并降低氧传输阻力。
发明内容
根据本公开内容，令人惊奇地发现了具有优化的功率密度及改善的氧输送的电极，且所述电极可以抑制离聚物溶胀。
在某些实施例中，提供了一种电极，所述电极包括一导电材料、一催化剂、一离聚物粘合剂(ionomer)及一全氟化碳化合物(perfluorocarbon)。所述导电材料可包括数个碳颗粒，所述数个碳颗粒包括各种类型的碳基载体。所述催化剂可以包括一种或多种贵金属，例如铂，且所述催化剂可以设置在所述导电材料上。所述离聚物粘合剂及所述全氟化碳化合物可设置在所述导电材料上。所述全氟化碳化合物可包括各种全氟化碳化合物，包括一种或多种具有六个至九个碳原子的全氟化碳、全氟三丁胺(perfluorotributylamine)、九氟丙氧基己烷(nonafluoro-propoxyhexane)及十三氟丙氧基辛烷(tridecafluoro-propoxyoctane)。如此，离聚物粘合剂可以在所述导电材料上形成数个亲水区域以支持质子及水传输，而所述全氟化碳化合物可以在所述导电材料上形成数个疏水区域以支持氧溶解度及传输。氧气传输到电极中的催化剂从而得到改善，这可以增加并入所述电极的燃料电池的功率密度，以及最小化溢流及增加耐久性。
提供了制造及使用电极的方法。这些包括通过将催化剂设置在导电材料上以形成催化剂负载材料，随后将离聚物粘合剂及全氟化碳化合物设置在催化剂负载材料上以形成电极，以制造出电极。所述电极可用于通过将电极沉积在质子交换膜上来制造膜电极组件。同样地，可以制造燃料电池，其中沉积在质子交换膜上的电极被定位为燃料电池的阴极。
根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，描述及具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从下面的详细描述，尤其是当参照本文描述的附图考虑时，本公开的上述内容以及其他优点对于本领域技术人员来言将变得显而易见。
图1为具有本发明的电极的燃料电池的一实施例的分解立体示意图。
图2为本发明的设置有电极层的质子交换膜的一实施例的示意图。
图3是根据本技术的其上设置有催化剂、离聚物粘合剂及全氟化碳化合物的导电材料的放大图；
图4是根据本技术制造用于膜电极组件的电极的方法的流程图，膜电极组件又可用于制造燃料电池；及
图5是描绘包括具有不同量的全氟化碳化合物的电极的燃料电池的实施例的电流密度相对于电压的变化的图表，其中不存在全氟化碳化合物(“无添加剂”)由三角形标记表示，3％的全氟化碳化合物(“3％添加剂”)用圆形标记表示，10％全氟化碳化合物(“10％添加剂”)用方形标记表示。
具体实施方式
以下技术描述仅示例一种或多种发明的主题性质、制造及用途的，并不旨在限制本申请或其他可能要求优先于本申请的申请，或其中公开的专利。关于所公开的方法，所呈现的步骤的顺序本质上是示例性的，因此，除非另有明确说明，否则在各种实施例中步骤的顺序可以不同，包括某些步骤可以同时执行的情况。
如本文所用，此处使用的“一(a或an)”表示存在“至少一个”项目；如果可能，可以存在多个这样的项目。除非另有明确说明，本说明书中的所有数值均应理解为由“大约”一词修饰，所有几何及空间描述符均应理解为在描述本技术的最广泛范围时由“基本上”一词修饰。当应用于数值时，“大约”表示计算或测量允许值中存在一些轻微的不精确性(在某种程度上接近值的精确性；大约或合理地接近所述值；几乎)。如果出于某种原因，“大约”及/或“基本上”所提供的不精确性在本领域中没有以其他方式理解为具有这种普通含义，那么本文所用的“大约”及/或“基本上”至少表示可能存在的变化产生于测量或使用这些参数的普通方法。
尽管本文使用开放式术语“包含”作为非限制性术语(例如包括、包含或具有)的同义词来描述及主张保护本技术的实施例，但实施例可以备选地使用更多描述限制术语，例如“由...组成”或“基本上由...组成”。因此，对于叙述材料、组分或工艺步骤的任何给定实施例，本技术还具体包括由此类材料、组分或工艺步骤组成或基本上由此类材料、组分或工艺步骤组成的实施例，不包括额外的材料、组分或工艺(用于组成)并且排除影响实施例的重要特性的额外材料、组件或工艺(对于主要由...组成)，即使此类额外材料、组件或工艺未在本申请中明确叙述。
除非另有说明，范围的揭露包括端点，包括所有不同的值及整个范围内进一步划分的范围。因此，例如，“从A到B”或“从大约A到大约B”的范围包括A及B。具体参数(例如数量、重量百分比等)的值及值范围的公开.不排除本文有用的其他值及值范围。可以设想，给定参数的两个或多个特定示例值可以定义可以为所述参数声明的一系列值的端点。例如，如果参数X在本文中示例为具有值A并且还示例为具有值Z，则可以设想参数X可以具有从大约A到大约Z的值范围。类似地，可以设想公开两个或参数值的更多范围(无论此类范围是嵌套的、重叠的还是不同的)包含可能使用公开范围的端点声明的值范围的所有可能组合。例如，如果参数X在本文中示例为具有1-10、或2-9、或3-8范围内的值，则还可以设想参数X可以具有其他范围的值，包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10、3-9等。
当元件或层被称为“在(on)”、“接合到(engaged to)”、“连接到(connectedto)”或“耦合到(coupled to)”另一个元件或层时，它可以直接在、接合、连接或耦合到可以存在其他元素或层，或中间元素或层。相反地，当一个元件被称为“直接在(directly on)”、“直接接合到(directly engaged to)”、“直接连接到(directly connected to)”或“直接耦合到(directly coupled to)”另一个元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元素之间关系的其他词应所述以类似的方式解释(例如，“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“及/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何及所有组合。
尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、组件、区域、层及/或部分，但是这些元件、组件、区域、层及/或部分不应受限于这些条款。这些术语只能用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开来。除非上下文明确指出，否则此处使用的例如“第一”、“第二”等术语及其他数字术语并不暗示顺序或顺序。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
空间相关术语，例如“内部”、“外部”、“下方”、“下方”、“下方”、“上方”、“上方”等，可以在本文中使用以便于描述一元件或特征与另一元件或特征的关系，如图所示。除了图中描绘的方位之外，空间相关术语可旨在涵盖设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为“低于(below)”或“低于(beneath)”其他元件或特征的元件将被定向为“高于”其他元件或特征。因此，示例性术语“下方(below)”可以包含上方及下方的方向。所述装置可以其他方式定向(旋转90度或以其他方向)，并相应地解释本文使用的空间相关描述符号。
本技术涉及电极以及制造及使用此类电极来提高燃料电池中的氧利用率及所得功率密度的方法，其中此类电极特别适合用作燃料电池的膜电极组件中的阴极。如本文所提供的用于燃料电池的膜电极组件的电极可包括导电材料、催化剂、离聚物粘合剂及全氟化碳化合物。离聚物粘合剂可以促进质子接近催化剂并且全氟化碳化合物可以促进氧接近催化剂以形成水作为反应产物，从而优化燃料电池中氢及氧转化为电能的电化学反应。应当理解，所述电极也可用作燃料电池的膜电极组件中的阳极，或既用作阳极又用作阴极。
导电材料可包括多个方面。导电材料可包括各种惰性导电材料，包括各种多孔材料，以及提供高表面积的各种材料。其他示例包括各种颗粒材料及纤维材料，包括碳颗粒及碳纤维。导电材料的特定非限制性示例包括碳颗粒。其他示例包括各种形式的炭黑、活性炭、中间相碳等。然而，应当理解，技术人员可以根据需要采用不同的材料作为导电材料。导电材料可用于承载催化剂。例如，催化剂颗粒(例如，铂(Pt))可以设置在导电材料上，其中导电材料包括高表面积碳载体以形成载有催化剂的颗粒(例如，Pt/C)。各种其他类型的导电材料也可以载有催化剂。
催化剂可以包括多个方面。催化剂可以配置成促进质子及氧气的反应。例如，催化剂可以使质子及氧气发生反应，从而形成水及/或其他副产物。在某些示例中，催化剂可以配置为催化包括氧气在内的氧化剂气体的电化学还原。催化剂可以设置在导电材料上。催化剂的非限制性实例可包括各种贵金属催化剂，包括铂基催化剂(platinum basedcatalysts)、铂钌基催化剂(platinumruthenium based catalysts)、钯基催化剂(palladium based catalysts)、铱基催化剂(iridium based catalysts)及其他催化剂(例如，Ag、Au、Co、Cu、Fe、Ni、Rh、Ru、Sn等)。在本公开的范围内，还预期用于催化剂的其他材料及材料的组合。在某些实施例中，催化剂以铂(Pt)颗粒的形式提供，所述铂(Pt)颗粒设置或沉积在用作导电材料的高表面积碳载体上。然而，也可以使用其他催化剂，包括一种或多种贵金属。还可以定制催化剂以用于阳极中的特定用途或阴极中的特定用途。负载型铂催化剂可以顺序混合或与离聚物粘合剂及/或全氟化碳化合物组合混合。
离聚物粘合剂可包括多个方面。离聚物粘合剂可包括离子传导聚合物，包括包含一离子传导聚合物的数个聚合物的一混合物，以及能够传导数个离子的数个共聚物。离聚物粘合剂可包括可用于传导质子的各种阴离子侧基(例如，磺酸盐基团)。数个范例包括磺化的基于四氟乙烯的含氟聚合物-共聚物(sulfonated tetrafluoroethylene-basedfluoropolymer-copolymers)，例如可从商品名称为NAFION的E.I.Dupont de Nemours&Co.获得的那些。另一种磺化氟化离子交换树脂由Dow Chemical出售。在某些实施例中，离聚物粘合剂可配置成将电极的其他组分粘合在一起。例如，离聚物粘合剂可以将导电材料的实例粘合在一起，其中导电材料可以是离散颗粒或纤维的形式，例如碳颗粒。离聚物粘合剂可设置在导电材料上。如此，离聚物粘合剂可以在导电材料上形成亲水区域。理想地，亲水区域可以促进质子及水的传输及其接近设置在导电材料上的催化剂。离聚物粘合剂的其他实例包括离子交换材料，其能够结合导电材料、催化剂及全氟化碳化合物，以及结合质子交换膜，并提供足够的离子交换能力以维持表面上及表面内的电化学反应。燃料电池的MEA的阴极层。某些实施例包括其中离聚物粘合剂设置在导电材料上并在导电材料上形成亲水区域以支持质子及水传输。
全氟化碳化合物可以包括多个方面。全氟化碳化合物可设置在导电材料上。以这种方式，全氟化碳化合物可以在导电材料上形成疏水区域以支持氧的溶解度及传输。因此可以改善氧气进入催化剂的途径。某些实施例包括全氟化碳化合物包含六个至九个碳原子的情况。全氟化碳化合物还可以包括全氟三丁胺(perfluorotributylamine)、九氟丙氧基己烷(nonafluoro-propoxyhexane)及十三氟丙氧基辛烷(tridecafluoro-propoxyoctane)中的一者或多者。包括六个至九个碳原子的全氟化碳化合物、全氟三丁胺、九氟丙氧基己烷及十三氟丙氧基辛烷的各种组合及/或量可用于调整电极的疏水特性。特别地，包含六个至九个碳原子的全氟化碳化合物可以增加疏水性，而全氟三丁胺、九氟丙氧基己烷及/或十三氟丙氧基辛烷可以缓和疏水性。因此，可以通过提供电极的疏水部分(使用全氟化碳化合物)以允许氧进入催化剂同时还提供电极的亲水部分(使用离聚物粘合剂)以允许质子进入催化剂来达到优化的平衡，从而促进燃料电池的电化学反应。
电极的某些实施例可以包括以下方面。导电材料可以包括碳颗粒。催化剂可以包括铂并且可以配置在导电材料上。离聚物粘合剂及全氟化碳化合物都可以设置在导电材料上。全氟化碳化合物可包括具有六个至九个碳原子的全氟化碳化合物、全氟三丁胺、九氟丙氧基己烷及十三氟丙氧基辛烷中的一者或多者。以这种方式配置的电极可以特别适合用作燃料电池、燃料电池堆叠及电动车辆的膜电极组件中的阴极。
本技术所设想的电极可以多种方式制造。一种制造电极的方法包括将催化剂配置在导电材料上以形成催化剂负载材料，随后将离聚物粘合剂及全氟化碳化合物配置在催化剂负载材料上以形成电极。可以使用将催化剂配置在导电材料上的各种方法，包括混合贵金属(例如，Pt)前驱物及导电材料(例如，碳颗粒)，其中贵金属前驱物随后被还原成沉积的金属颗粒在导电材料上。同样地，可以使用将离聚物粘合剂及全氟化碳化合物配置在催化剂负载材料上的各种方式，包括将包含催化剂负载材料、离聚物粘合剂及全氟化碳化合物的浆液(slurry)或油墨(ink)施加或浇铸(cast)到基底上以形成电极层。可以加热所施加或浇注的电极层，使离聚物粘合剂部分熔化并将电极组件粘合在一起。基底可以是质子交换膜或电极可以从基底转移到质子交换膜。
其他方法包括制造膜电极组件，其中根据本技术制造的电极设置或沉积在质子交换膜上以形成MEA。此类MEA可用于制造燃料电池或燃料电池堆叠，包括沉积在质子交换膜上的电极被定位及用作燃料电池或燃料电池堆叠中的阴极的地方。此类燃料电池及其堆叠可用于在包括电动车辆在内的各种情况下供应电力。有利地，根据本技术制备的电极用于优化燃料电池的功率密度并降低氧传输阻力。
范例
本技术的示例实施例是参照随附的几个附图提供的。
参照图1，根据本技术构造的燃料电池100的一实施例以一分解示意性透视图显示。燃料电池100可以包括一对板105，其可以是燃料电池堆叠中的双极板的数个隔板或一燃料堆叠末端的端板或单一燃料电池。所述数个板105可被操作以分配反应物流体并收集在燃料电池100的操作中产生的电流。所述数个板105可以将一膜电极组件(membraneelectrode assembly，MEA)110夹在中间，其中MEA 110包括位于所述数个电极120两侧的质子交换膜115。质子交换膜115可以配置为可渗透质子，同时充当电绝缘体及反应物流体屏障，例如，防止氧气及氢气通过。电极120可以包括阳极125及阴极130，其中可以向阳极125供应氢气并且可以向阴极130供应氧气或空气，每个电极120包括催化剂以促进氢气在阳级125电化学转化为质子、并促进在阴极130的质子的氧还原反应。所述数个板105可用于使用反应物流体通道及在其中形成的流场来分配燃料电池100的反应物流体，其中所述数个板105、135中的一者可以将氢气分配到阳极125，并且所述数个板105、140中的另一者可以将氧气或空气分配到阴极130。气体扩散层145可以位于电极120及所述数个板105之间以便于分配反应流体。如图所示，气体扩散层145可以是单独的组件。然而，某些实施例可以包括可以集成气体扩散层145及所述数个电极120的部分。垫圈(gaskets)150可用于在所述数个板105及MEA110之间提供液密密封，有效地密封反应物流体从所述数个板105穿过气体扩散层145到位于质子交换膜115两侧的相应电极120的分布。应当理解，可以使用其他类型的密封机构来代替垫圈150。
参照图2，显示了质子交换膜115的一实施例的特写示意图，其上设置有根据本技术构建的电极层120。电极120包括导电材料、催化剂、离聚物粘合剂及全氟化碳化合物。如所示实施例中所描述的，导电材料是其上沉积有催化剂160的大量碳颗粒155的形式。应当理解，导电材料可以其他形式提供以替代碳颗粒155或包括除碳颗粒155之外的各种形式的炭黑、活性炭、中间相碳等。在所述数个碳颗粒155之间的间隙空间165的一部分可以包括不同量的离聚物粘合剂及全氟化碳化合物。例如，可以提供及处理离聚物粘合剂(例如，使用热)以结合碳颗粒155以形成大体上固体的电极120，以及将电极120结合到质子交换膜115。在所描绘的实施例中，电极120是阴极130，其中质子(H+)通过质子交换器115渗透到阴极130并且氧气(O2)被提供到阴极130。
参照图3，根据本技术在其上设置有催化剂、离聚物粘合剂及全氟化碳化合物的导电材料的放大示意图。此处，如图2中，导电材料为碳颗粒155的形式，其上沉积有催化剂160(例如Pt)。应当注意，碳颗粒155可以是多孔的并且具有不规则形状，这与如图所示的圆形横截面的简单示意图相反。离聚物粘合剂的不同部分及量显示在170处，全氟化碳化合物的不同部分及量显示在175处。应当理解，离聚物粘合剂170及全氟化碳化合物175可以不同程度沉积在碳颗粒155上并且可能不完全覆盖碳颗粒155。同样地，离聚物粘合剂170及/或全氟化碳化合物175可以延伸到多个碳颗粒155之间的间隙空间165中，用于结合及桥接碳颗粒155。
不受理论的束缚，据信不同量的离聚物粘合剂170及全氟化碳化合物175可提供相对于沉积在碳颗粒155上的催化剂160的亲水区域及疏水区域。具体而言，离聚物粘合剂170可以在碳颗粒155上提供亲水区域以支持质子及水传输到催化剂160，而全氟化碳化合物175可以在碳颗粒155上提供疏水区域以支持氧溶解度及传输到催化剂160。催化剂160的某些实例可以包括离聚物粘合剂170促进接近催化剂160的部分，如180处所示。催化剂160的某些情况可以包括全氟化碳化合物175促进接近催化剂160的部分，如185处所示。催化剂160的某些情况可以包括离聚物粘合剂170及全氟化碳化合物175有助于接近相同的催化剂160的部分，如190所示。如此，改进了氧气接近催化剂160，其中根据本技术构造的电极120、130可以提高燃料电池100的功率密度。
参照图4，在200处显示的是制造用于膜电极组件的电极的方法的实施例的流程图，所述电极组件又可以用于制造用于为车辆提供动力的燃料电池，根据以现在的技术。在步骤205，可以将催化剂配置在导电材料上以形成负载有催化剂的材料。在步骤210，可将离聚物粘合剂及全氟化碳化合物设置在催化剂负载材料上以形成电极。在步骤215，可以将电极配置在质子交换膜上以形成膜电极组件(membrane electrode assembly，MEA)。在步骤220，配置在MEA的质子交换膜上的电极可以定位为燃料电池的阴极。在步骤225，多个燃料电池可组合形成燃料堆叠，其中在步骤230，燃料电池堆叠可作为电力装置安装在车辆中。
参照图5，电流密度对电压的曲线显示在燃料电池的三个实施例的图式中，所述燃料电池包括具有不同量的全氟化碳化合物的电极。构建了三个具有导电材料、催化剂及离聚物粘合剂的阴极，其中使用了不同量的全氟化碳化合物。第一阴极不含全氟化碳化合物，第二阴极包含3％的全氟化碳化合物，而第三阴极包含10％的全氟化碳化合物。这些阴极用于构建用于燃料电池的膜电极组件。每个所得燃料电池包括以下规格及操作参数：空气/H2极化，80kPa，80℃，阳极0.08mg/cm2 Pt，阴极0.1mg/cm2 Pt。
关于图5所示的曲线图，具有第一阴极(无全氟化碳化合物/“无添加剂”)的燃料电池的电流密度对电压由三角形标记表示，对于第二阴极(3％全氟化碳化合物)/“3％添加剂”)用圆形标记表示，第三阴极(10％全氟化碳化合物/“10％添加剂”)用方形标记表示。可以看出，可以调整全氟化碳化合物的量以降低氧传输阻力并提高功率密度。与不含全氟化碳化合物的阴极相比，具有3％全氟化碳化合物的阴极的电流密度(A/cm2)有显着改善。然而，还可以看出，继续增加全氟化碳化合物的量会影响性能，其中10％全氟化碳化合物在特定燃料电池规格及使用的操作条件下的性能不如3％全氟化碳化合物这些实验。因此证明，一定量的全氟化碳化合物可用于定制电极的疏水特性，以优化燃料电池的操作，其中可在由于提供所述电极中含有太多全氟化碳化合物而使性能受到影响之前，确定全氟化碳化合物的最佳范围或量，。
提供示例性实施例使得本公开将是彻底的，并且将范围充分地传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体组件、装置及方法的示例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施例可以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，公知的过程、公知的装置结构及公知的技术不再详细描述。可以在本技术的范围内对一些实施例、材料、组合物及方法进行具有与基本相似的结果等同的改变、修改及变化。

Claims (20)

1.一种用于一燃料电池的一膜电极组件的电极，其特征在于，所述电极包括：一导电材料；
一催化剂；
一离聚物粘合剂；及
一全氟碳化合物。
2.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述导电材料包括数个碳颗粒。
3.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述催化剂包括铂。
4.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述催化剂设置在所述导电材料上。
5.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述离聚物粘合剂设置在所述导电材料上。
6.如权利要求5所述的电极，其特征在于，所述离聚物粘合剂在所述导电材料上形成数个亲水区域以支持质子及水传输。
7.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述全氟碳化合物设置在所述导电材料上。
8.如权利要求7所述的电极，其特征在于，所述全氟碳化合物在所述导电材料上形成数个疏水区域以支持氧气的溶解及传输。
9.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述全氟碳化合物包括六个至九个碳原子。
10.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述全氟碳化合物包括一成员，选自由全氟三丁胺、九氟丙氧己烷、十三氟丙氧辛烷及其组合所组成的群组。
11.如权利要求1所述的电极，其特征在于：
所述导电材料包括数个碳颗粒；
所述催化剂包括铂，且所述催化剂设置在所述导电材料上；
所述离聚物粘合剂设置在所述导电材料上；
所述全氟碳化合物设置在所述导电材料上；及
所述全氟碳化合物包括一成员，选自由全氟碳化合物、全氟三丁胺、九氟丙氧己烷、十三氟丙氧辛烷及其组合物所组成的群组，所述全氟碳化合物包括六个至九个碳原子。
12.一种膜电极组件，其特征在于，所述膜电极组件包括如权利要求1所述的电极。
13.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括如权利要求12所述的膜电极组件，其中所述电极作为所述燃料电池的一阴极运行。
14.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求13所述的燃料电池。
15.一种用于制造一燃料电池的一膜电极组件的一电极的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将一催化剂置于一导电材料上以形成一催化剂负载材料；及
将一离聚物粘合剂及一全氟碳化合物设置于所述催化剂负载材料上以形成所述电极。
16.如权利要求15的方法，其特征在于，所述全氟碳化合物包括六个至九个碳原子。
17.如权利要求15的方法，其特征在于，所述全氟碳化合物包括一成员，选自由全氟三丁胺、九氟丙氧己烷、十三氟丙氧辛烷及其组合物所组成的群组。
18.如权利要求15的方法，其特征在于：
所述导电材料包括数个碳颗粒；
所述催化剂包括铂，且所述催化剂设置在所述导电材料上；
所述离聚物粘合剂设置在所述导电材料上；
所述全氟碳化合物设置在所述导电材料上；及
所述全氟碳化合物包括一成员，选自由全氟碳化合物、全氟三丁胺、九氟丙氧己烷、十三氟丙氧辛烷及其组合所组成的群组的，所述全氟碳化合物包括六个至九个碳原子。
19.一种用于制造一膜电极组件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供如权利要求15所述的方法制造的一电极；及
将所述电极设置于一质子交换膜上。
20.一种用于制造一燃料电池的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
如权利要求19所述的方法提供一质子交换膜，所述质子交换膜具有在其上沉积的一电极；及
将设置于所述质子交换膜上的所述电极定位为所述燃料电池的一阴极。
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