CN1387275A - 聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法 - Google Patents

聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1387275A
CN1387275A CN02123899A CN02123899A CN1387275A CN 1387275 A CN1387275 A CN 1387275A CN 02123899 A CN02123899 A CN 02123899A CN 02123899 A CN02123899 A CN 02123899A CN 1387275 A CN1387275 A CN 1387275A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
polycarbonate membrane
film
minute
polymer electrolyte
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.)
Granted
Application number
CN02123899A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1208861C (zh
Inventor
邢巍
李旭光
刘晶华
陆天虹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS filed Critical Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority to CNB021238995A priority Critical patent/CN1208861C/zh
Publication of CN1387275A publication Critical patent/CN1387275A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1208861C publication Critical patent/CN1208861C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

本发明属于聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法。该方法将催化剂、Nafion溶液、聚四氟乙烯乳液和无水乙醇混合均匀,将该悬浊液倒在聚四氟乙烯薄膜上,然后将聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面,在室温下静置,揭起聚碳酸酯膜,进行热处理,即得到所需的电极。该方法所需设备少、制作时间短、重复性好,并且可以多个电极同时制备,特别适用于对不同催化剂性能的快速比较。

Description

聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法
技术领域：本发明属于聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法。
背景技术：聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高、环境污染小、工作条件温和，以及体积小、重量轻、安全耐用等优点，它比较适合作为交通器用动力电源和便携式电源。目前，PEMFC的研制越来越受到各国的重视。电极是燃料电池的重要组成部分之一，它的性能受到制备方法、组成成分、人为操作等诸多因素的影响。目前主要采用的PEMFC电极制备方法为涂膏法[MakotoUchida，J.Electrochem Soc.，142，2(1995)463]、浇铸法[A.C.Ferreira，S.Srinivasan，Extd.Abs.，94-1，The Electrochemical Sociaty，NJ1994]和滚压法[E.J.Taylor，J.Electrochem.Soc.139，L45(1993)]等。但是，这些方法都存在操作比较复杂、制作时间较长、重复性较差等缺点。
发明内容：本发明的目的是提供一种聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法，本发明将催化剂、Nafion溶液、聚四氟乙烯乳液和无水乙醇混合均匀，将该悬浊液倾倒在聚四氟乙烯薄膜表面上，然后将聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜与催化剂接触一侧为憎水性，在室温下静置，揭起聚碳酸酯膜，经热处理，即得到所需的电极。该方法所需设备少、制作时间短、重复性好，并且可以多个电极同时制备，尤其在对不同催化剂性能进行比较时，该方法迅速而准确。
本发明将质量百分含量为20％的Pt/C加入到无水乙醇中，Pt/C的含量为2-10mg/mL；加入质量百分浓度为5-25％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡1-10分钟；将分散均匀的悬浊液倒一薄层在聚四氟乙烯薄膜上，放置1-10分钟；然后将聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为6-14微米，在室温下放置1-10分钟；将聚碳酸酯膜揭起，在80-250℃氩气保护下热处理0.5-3小时，即得到电极。在最后的电极中，聚四氟乙烯的质量百分含量为5-45％，Nafion的质量百分含量为10-30％。此电极薄而平整，不易开裂，重复性好。
具体实施方式如下：
实施例1：将10mg质量百分含量为20％的Pt/C催化剂加入到5mL无水乙醇中；加入质量百分浓度为5％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡1分钟；将分散均匀的悬浊液倾倒入紧贴在聚四氟乙烯薄膜上的橡胶环内，聚四氟乙烯膜紧密平铺在玻璃板表面，放置1分钟；将与橡胶环面积相同的聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为6微米，在室温下空气中放置1分钟；将聚碳酸酯膜揭起，移去橡胶环，在80℃氩气保护下热处理0.5小时，即得到所需要的电极；在最后的电极中，聚四氟乙烯的质量百分含量为5％，Nafion的质量百分含量为10％。将此电极制成膜/电极集合体后组装氢-氧电池进行测试，三次平行实验误差在5％以内，氧阴极的功率密度可达0.75W/cm2。
实施例2：将10mg质量百分含量为20％的Pt/C催化剂加入到1mL无水乙醇中；加入质量百分浓度为25％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡10分钟；将分散均匀的悬浊液倾倒入紧贴在聚四氟乙烯薄膜上的橡胶环内，聚四氟乙烯膜紧密平铺在玻璃板表面，放置10分钟；将与橡胶环面积相同的聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为14微米，在室温下空气中放置10分钟；将聚碳酸酯膜揭起，移去橡胶环，在200℃氩气保护下热处理3小时，即得到所需要的电极；在最后的电极中，聚四氟乙烯的质量百分含量为45％，Nafion的质量百分含量为30％。将此电极制成膜/电极集合体后组装氢-氧电池进行测试，三次平行实验误差在5％以内，氧阴极的功率密度可达0.75W/cm2。
实施例3：将10mg质量百分含量为20％的Pt/C催化剂加入到2mL无水乙醇中；加入质量百分浓度为10％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡5分钟；将分散均匀的悬浊液倾倒入紧贴在聚四氟乙烯薄膜上的橡胶环内，聚四氟乙烯膜紧密平铺在玻璃板表面，放置4分钟；将与橡胶环面积相同的聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为8微米，在室温下空气中放置6分钟；将聚碳酸酯膜揭起，移去橡胶环，在150℃氩气保护下热处理1.5小时，即得到所需要的电极；在最后的电极中，聚四氟乙烯的质量百分含量为10％，Nafion的质量百分含量为15％。将此电极制成膜/电极集合体后组装氢-氧电池进行测试，三次平行实验误差在5％以内，氧阴极的功率密度可达0.75W/cm2。
实施例4：将10mg质量百分含量为20％的Pt/C催化剂加入到2mL无水乙醇中；加入质量百分浓度为5％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡1分钟；将分散均匀的悬浊液倾倒入紧贴在聚四氟乙烯薄膜上的橡胶环内，聚四氟乙烯膜紧密平铺在玻璃板表面，放置7分钟；将与橡胶环面积相同的聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为6微米，在室温下空气中放置3分钟；将聚碳酸酯膜揭起，移去橡胶环，在100℃氩气保护下热处理1小时，即得到所需要的电极；在最后的电极中，聚四氟乙烯的质量百分含量为20％，Nafion的质量百分含量为15％。将此电极制成膜/电极集合体后组装氢-氧电池进行测试，三次平行实验误差在5％以内，氧阴极的功率密度可达0.7W/cm2。
实施例5：将10mg质量百分含量为20％的Pt/C催化剂加入到4mL无水乙醇中；加入质量百分浓度为5％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡6分钟；将分散均匀的悬浊液倾倒入紧贴在聚四氟乙烯薄膜上的橡胶环内，聚四氟乙烯膜紧密平铺在玻璃板表面，放置4分钟；将与橡胶环面积相同的聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为10微米，在室温下空气中放置6分钟；将聚碳酸酯膜揭起，移去橡胶环，在200℃氩气保护下热处理2小时，即得到所需要的电极；在最后的电极中，聚四氟乙烯的质量百分含量为25％，Nafion的质量百分含量为15％。将此电极制成膜/电极集合体后组装氢-氧电池进行测试，三次平行实验误差在5％以内，氧阴极的功率密度可达0.85W/cm2。
实施例6：将10mg质量百分含量为20％的Pt/C催化剂加入到2.5mL无水乙醇中；加入质量百分浓度为5％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡8分钟；将分散均匀的悬浊液倾倒入紧贴在聚四氟乙烯薄膜上的橡胶环内，聚四氟乙烯膜紧密平铺在玻璃板表面，放置1分钟；将与橡胶环面积相同的聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为6微米，在室温下空气中放置6分钟；将聚碳酸酯膜揭起，移去橡胶环，在180℃氩气保护下热处理0.5小时，即得到所需要的电极；在最后的电极中，聚四氟乙烯的质量百分含量为30％，Nafion的质量百分含量为12％。将此电极制成膜/电极集合体后组装氢-氧电池进行测试，三次平行实验误差在5％以内，氧阴极的功率密度可达0.8W/cm2。

Claims (1)

1.一种聚合物电解质膜燃料电池电极的制备方法，是将质量百分含量为20％的Pt/C加入到无水乙醇中，Pt/C的含量为2-10mg/mL，加入质量百分浓度为5-25％的聚四氟乙烯乳液和质量百分浓度为5％的Nafion溶液，边用玻璃棒搅拌边超声振荡1-10分钟，其特征在于将分散均匀的悬浊液倒一薄层在聚四氟乙烯薄膜上，放置1-10分钟，然后将聚碳酸酯膜覆盖到催化剂表面，聚碳酸酯膜的厚度为6-14微米，在室温下放置1-10分钟，将聚碳酸酯膜揭起，在80-250℃氩气保护下热处理0.5-3小时，即得到电极。
CNB021238995A 2002-07-09 2002-07-09 聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法 Expired - Fee Related CN1208861C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB021238995A CN1208861C (zh) 2002-07-09 2002-07-09 聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB021238995A CN1208861C (zh) 2002-07-09 2002-07-09 聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1387275A true CN1387275A (zh) 2002-12-25
CN1208861C CN1208861C (zh) 2005-06-29

Family

ID=4745245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021238995A Expired - Fee Related CN1208861C (zh) 2002-07-09 2002-07-09 聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1208861C (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101787556B (zh) * 2009-01-23 2012-02-01 中国科学院海洋研究所 一种电解池
CN107658485A (zh) * 2017-09-22 2018-02-02 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101787556B (zh) * 2009-01-23 2012-02-01 中国科学院海洋研究所 一种电解池
CN107658485A (zh) * 2017-09-22 2018-02-02 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1208861C (zh) 2005-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110233286B (zh) 一种原位聚合复合有机固态电解质及其制备方法与应用
CN1713424A (zh) 质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法
CN114108017B (zh) 一种增强型pem水电解质子交换膜及其连续化制备方法
ATE316111T1 (de) Mischungen umfassend vinylhaltige sulfonsaure, polymerelektrolytmembranen umfassend polyvinylsulfonsaure und deren anwendung in brennstoffzellen
CN1848504A (zh) 一种高温燃料电池用复合质子交换膜及其制备方法
KR20100084237A (ko) 나노 복합체 전해질 막의 제조방법, 그로부터 제조된 나노 복합체 전해질 막 및 그를 구비한 막-전극 어셈블리
CN101938002A (zh) 全氟磺酸树脂/磺化SiO2分子筛复合质子交换膜及其制备方法
CN1208861C (zh) 聚合物电解质膜燃料电池电极制备方法
CN104716351A (zh) 一种质子交换膜燃料电池自增湿膜电极及其制备方法
CN115181210B (zh) 一种高质子传导率的酸性水凝胶膜及其燃料电池应用
CN110504484A (zh) 一种凝胶态电解质膜的制备方法及其应用
CN111187407B (zh) 一种燃料电池用耐高温高透气性磺化微孔聚合物及其铂碳复合膜的制备方法
CN114622245A (zh) 一种用于水电解制氢的催化剂浆料及其制备方法
CN111193054B (zh) 一种质子交换膜的制备方法
CN103367775B (zh) 一种直接液体燃料电池膜电极的制备方法
CN105932316A (zh) 一种双极性膜电极的制备方法
CN117174972B (zh) 高温质子交换膜燃料电池用膜电极及其制备方法和设备
CN112952165A (zh) 一种直接甲醇燃料电池膜电极及制备和应用
CN101383421B (zh) 一种用于高温燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法
CN104868130B (zh) 一种燃料电池膜电极的制备方法
CN1299377C (zh) 活性炭表面用卟啉、酞菁化学修饰的产品在燃料电池中的应用
CN110739477B (zh) 全氟磺酸/纳米氧化铝质子交换膜的制备方法
CN113629264B (zh) 一种燃料电池用催化剂浆料及其制备方法和应用
CN110767926B (zh) 一种燃料电池的制备方法
CN1385459A (zh) 低温直接甲醇燃料电池用聚苯乙烯磺酸膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee