CN1205683C - 燃料电池电极催化剂涂布方法 - Google Patents

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曾宪林
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Abstract

本发明属于燃料电池的制造技术。包括：将预处理完毕的极薄催化层片基置于原料层支架；将浸渍槽内的催化剂溶液保持为液态；驱动传动装置，使催化层片基向前移动；将所说的催化层片基经过压滚，以保证催化剂浸渍完全填充片基；再刮刀，预热滚，使片基处于半干状态；将防水层和催化剂复合滚合二为一；完成电极催化剂涂布。本发明方法提高电极制造过程自动化水平，提高产品质量，改善工作环境。

Description

燃料电池电极催化剂涂布方法
技术领域
本发明属于能源、发电技术领域，特别涉及燃料电池的制造技术。
背景技术
目前一般用涂敷，喷漆，印刷，滚压等方法制造电极。意大利米兰德·诺拉有限公司申请的专利(中国专利申请，申请号为98109696)公开了一种适用于固体聚合物电解质燃料电池的改进电极，该电极包括薄、多孔、扁平的导电基片，该基片的一侧涂覆有由低表面积导电碳与第一疏水剂相混合而形成的预涂层，该预涂层上涂覆有由载于高表面积导电碳上的铂与第二疏水剂相混合而形成的催化层。该技术的缺点是：涂敷工艺复杂，产品质量不易控制，最终使电池堆的各个单电池的性能差别很大，进而影响堆的性能。
中国科学院长春应用化学研究所申请的专利(中国专利申请，申请号为98108618)公开的一种制造电极的方法是采用催化剂和聚四氟乙烯乳液混合，高度分散然后抽滤，再将该混合物转移到气体扩散层上，经30-130℃下真空干燥，烧结，然后表面填充聚合物电解质，再经真空干燥制备燃料电池薄电极。这种方法的缺点是(1)喷涂不均匀(2)汽化操作气胶漂浮，工作环境差。日本电池株式会社申请的专利(中国专利申请，申请号为98124970)涉及含有固体高分子电解质和催化粒子的多孔型固体高分子电解质-催化复合电极，公开了在固体高分子电解质中的离子传导区域内扩散分布具有电子传导性的物质，但是并末提及催化剂涂布方法。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种燃料电池电极催化剂涂布方法，采用浸渍法制备电极，使其提高电极制造过程自动化水平，提高产品质量，改善工作环境。
本发明提出的一种燃料电池电极催化剂涂布方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将预处理完毕的极薄催化层片基(可以是碳制品和多孔金属、非金属制品)置于原料层支架；
2)利用浸渍槽电控装置；将浸渍槽内的催化剂溶液保持为液态；
3)驱动传动装置，使催化层片基向前移动；
4)将所说的催化层片基经过压滚，以保证催化剂浸渍完全填充片基；
5)所说的催化层片基经过刮刀，保证催化剂浸渍层小于1毫米；
6)所说的催化层片基经过预热滚，蒸发过量的水份，使片基处于半干状态；
7)将来自防水层原料支架的防水层和催化剂在压力为1-100Kg/cm2，温度为50-200℃条件下复合滚合二为一；
8)完成电极催化剂涂布。
所说的催化层片基采用碳制品、多孔金属、非金属制品之一种。
本发明的关键之处在于用浸渍法分别制备电极的催化层和防水层，然后再将其热压或粘合为电极。其优点是能保证电极元件的质量和均匀性，特别适合大规模、自动化生产。是降低电池成本，减轻工人的劳动强度，改善工作环境的有效途径。
附图说明：
图1为本发明的电极制造流程实施例示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明的一种燃料电池电极催化剂涂布方法实施例1如图1所示，包括以下步骤：
1)将多孔泡沫镍薄带催化层片基经表面清洗后置于原料支架(1)；
2)利用浸渍槽电控装置(3)将浸渍池(4)中的糊状30％铂-碳-水有机溶剂-催化剂溶液调到所需30℃温度，粘度适中；
3)启动传动装置(2)使0.3毫米的多孔泡沫镍薄带移动至浸渍池内；
4)调节压滚(5)使0.3毫米的多孔镍薄带内充满糊状催化剂；
5)调节刮刀(6)，使多孔镍薄带表面催化剂的厚度为50微米，并使多余的糊状催化剂返回浸渍池(4)复用；
6)调节预热滚(7)，使带状催化层处于半干状；
7)用可调解压力和温度的复合滚(8)将催化层与来自防水层原料支架的防水层在压力为10Kg/cm2，温度为80℃条件下合二为一层；
8)将得到的完成催化剂涂布的电极(10)密闭封装，供下一工序制造电极-瞙-电极三合一配件用。
实施例2
本发明的一种燃料电池电极催化剂涂布方法实施例2如图1所示，包括以下步骤：
1)将碳纸薄带催化层片基经表面清洗后置于原料支架(1)；
2)利用浸渍槽电控装置(3)将浸渍池(4)中的糊状30％铂-碳-水有机溶剂-催化剂溶液调到所需30℃温度，粘度适中；
3)启动传动装置(2)使0.5毫米的碳纸薄带移动至浸渍池内；
4)调节压滚(5)使0.5毫米的多孔镍薄带内充满糊状催化剂；
5)调节刮刀(6)，使多孔镍薄带表面催化剂的厚度为30微米，并使多余的糊状催化剂返回浸渍池(4)复用；
6)调节预热滚(7)，使带状催化层处于半干状；
7)用可调解压力和温度的复合滚(8)将催化层与来自防水层原料支架的防水层在压力为5Kg/cm2，温度为150℃条件下合二为一层；
8)将得到的完成催化剂涂布的电极(10)密闭封装，供下一工序制造电极-瞙-电极三合一配件用。

Claims (2)

1、一种燃料电池电极催化剂涂布方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一、将预处理完毕的极薄催化层片基置于原料层支架；
第二、利用浸渍槽电控装置；将浸渍槽内的催化剂溶液保持为液态；
第三、驱动传动装置，使催化层片基向前移动；
第四、将所说的催化层片基经过压滚，以保证催化剂浸渍完全填充片基；
第五、所说的催化层片基经过刮刀，保证催化剂浸渍层小于1毫米；
第六、所说的催化层片基经过预热滚，蒸发过量的水份，使片基处于半干状态；
第七、将来自防水层原料支架的防水层和催化剂经过压力为1-100Kg/cm2，温度为50-200℃条件下复合滚合二为一；
第八、完成电极催化剂涂布。
2、如权利要求1所述的燃料电池电极催化剂涂布方法，其特征在于，所说的催化层片基采用碳制品、多孔金属、非金属制品之一种。
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