CN1695264A - 一种燃料电池膜电极及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池膜电极及其制造方法。该燃料电池膜电极至少包括催化层和质子交换膜,至少所述的催化层和质子交换膜复合于多孔导电薄片上,由该多孔导电薄片向外电路传导电流。该燃料电池膜电极的制造方法,至少包括如下步骤:(A)制作多孔导电薄片作为基体,在其上加工复数个通孔;(B)至少将催化层和质子交换膜层状复合于多孔导电薄片上,保证层与层之间紧密接触,并且质子交换膜两侧与催化层至少部分接触。本发明的膜电极具有较低的材料成本,用该膜电极组装的燃料电池具有较高的重量和体积比功率,便于装配,易于加工。

Description

一种燃料电池膜电极及其制造方法
所属领域
本发明涉及燃料电池领域, 具体地讲是一种燃料电池膜电极及其制造方法。 背景技术
燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置。 燃料电池与传统电池的主 要区别在于其燃料和氧化剂储存于电池的外部, 只要供给燃料和氧化剂, 电池就能持续 工作。 质子交换膜燃料电池具有工作温度低、 启动快、 高功率密度和高能量密度、 对环 境无污染、无噪音等优点。如图 31所示,质子交换膜燃料电池的一般是由质子交换膜 24'、 催化层 25'及其两侧的气体扩散层 26'、 和带有导气通道的双极板 10'构成。 其以质子交 换膜 24'作为电解质, 该质子交换膜 24'同时起阻止两侧反应气体混合的作用, 在膜的两 个侧面有与膜直接接触的催化层 25'以及外面的气体扩散层 26'。 质子交换膜 24'、 催化 层 25'和其两侧的气体扩散层 26'—般合称为膜电极, 它是质子交换膜燃料电池的核心部 件。 燃料电池的工作原理是这样的, 燃料比如氢气在阳极催化层分解为质子和电子, 质 子 (氢离子) 通过膜到达正极, 电子经外电路到达阴极与氧化剂如氧气反应产生水。
阳极: H2— 2H++2e
阴极: 2H+ +1/2 02+2e— H20
总反应为:
2¾+02 催化剂 > 2 0
在实际应用中, 由于单片电池产生的电压有限, 通常将各个单片电池串联起来组成 电池堆以获得更高的电压。 至于电池组的电路连接方式, 可以通过双极板连接相邻电池, 即双极板兼做相邻电池的阴极和阳极, 也可以通过外部电路连接。 同时, 对于电池堆来 说, 必须具有分配两种反应气体的流场, 必要时还需要冷却流场以散去电池堆工作时产 生的多余热量, 还有电流收集器、 密封组件及其它配件。
对于现有的标准的燃料电池膜电极结构, 双极板的燃料电池堆, 各个组件的成本高。 比如双极板, 必须符合以下技术要求: 1、 分隔氧化剂和还原剂 2、 具有集流作用, 因此 必须是电的良导体; 3、 由于现有的燃料电池的电解质为酸或碱, 并且双极板在工作电位 下, 必须具有抗腐蚀能力; 4、 在双极板两侧须加工或置有使反应气体均匀分布的流场; 5、 应是热的良导体, 以确保电池组的温度均匀分布和派热方案的实施。 这就使得双极板 的加工工艺难度大、 时间长、 成本高, 而且体积比功率和重量比功率较低, 不能满足小 型燃料电池, 特别是便携式燃料电池的高体积比功率和重量比功率的要求。
对于质子交换膜来说, 它不只是一种隔膜材料, 还是电解质和电极活性物质的基底。 它是一种离子导电聚合物膜, 具有选择透过性, 它必须具有良好的离子导电性以降低电 池内阻, 足够高的机械强度和结构强度, 对氧化、 还原和水解具有稳定性, 反应物质(比 如氢气、 氧气及甲醇) 在膜中的渗透性尽可能小, 水分子在平行于膜表面方向上有足够 大的扩散速度, 表面性质适合于与催化剂结合, 等等。 目前全氟磺酸膜是使用最广泛的 质子交换膜电解质, 由 Du Pont公司率先研制成功, 以 Naf ion作为其商标, 但目前的成 本仍满足不了大批量生产的要求。
由于现有的燃料电池是由相对独立的质子交换膜 24'、 催化层 25'及其两侧的气体扩 散层 26'、 和带有导气通道的双极板 10'构成, 必须施加一定的压力将其压在一起, 以降 低催化层 25'与质子交换膜 24'、 气体扩散层, 26'与双极板 10'之间的界面接触, 提高电 子的传导性以及水热传输, 这样就增加了一 附属装置, 提高了装配复杂性, 增加了燃 料电池的成本。 发明内容
本发明的目的在于, 提供一种燃料电池膜电极, 该膜电极具有较低的材料成本, 用 该膜电极组装的燃料电池具有较高的重量和体积比功率, 便于装配, 易于加工。
本发明的目的还在于, 提供一种燃料电池膜电极的制造方法, 采用较低成本的材料, 降低制造成本, 提高燃料电池重量和体积比功率。
本发明的目的是釆用如下技术方案来实现的, 一种燃料电池膜电极, 至少包括催化 层和质子交换膜, 至少所述的催化层和质子交换膜复合于多孔导电薄片上, 由该多孔导 电薄片向外电路传导电流, 该复合层满足下述条件: (1 ) 催化层分别位于质子交换膜的 两侧, 并与质子交换膜接触连接; (2) 多孔导电薄片分别位于质子交换膜的两侧。
本发明还提供一种燃料电池膜电极的制造方法, 至少包括如下步骤:
(Α)、 制作多孔导电薄片作为基体;
(Β)、 至少将催化层和质子交换膜层状复合于多孔导电薄片上, 保证层与层之间紧 密接触, 并且质子交换膜两侧与催化层至少部分接触。
进一步, 气体扩散层也可与催化层、 质子交换膜一起复合于所述的多孔导电薄片上。 所述气体扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
(B1)将气体扩散层和催化层复合于多孔导电薄片上;
(Β2) 将质子交换膜复合于步骤 (B1)的片状制成品上;
(Β3 ) 将步骤 (Β2 ) 的两片制成品以质子交换膜端为结合面粘接在一起构成膜电极 单体。 ■
釆用的作为基体的金属箔片, 在其上加工不同尺寸规格的穿透孔, 开孔率占基体总 面积的 10%至 90%, 在金属箔片上做表面处理及陶瓷化处理以提高其防腐性和导电性。 金 属箔片可以为钛、 镍、 不锈钢、 铌、 铝、 钽、 铜等金属或合金, 其厚度为 Ι μ πι至 100 μ m。 金属箔片上开穿透孔可以采用激光加工、 机械加工、 电化学或化学刻蚀以及其他可 以采用的加工微孔的方法, 孔的形状可以是任何可以想到的几何形状, 最终保证开孔率 占基体总面积的 10%至 90%。
燃料电池膜电极的气体扩散层为电子导电的多孔材料, 该材料是由电子导电材料、 造孔组份与粘结剂混合而成。 电子导电材料可以是碳粉、 金属粉以及具有高导电性的金 属陶瓷粉等; 造孔组份是一种松散结构的颗粒, 可以是碳粉、 碳纤维; 粘结剂是一种聚 合物, 这种聚合物可以是部分或者全部氟化的碳聚合物, 以及其他具有疏水性能的聚合 物。
燃料电池膜电极的催化层是由含铂及铂合金的导电多孔材料组成, 可以分为具有疏 水性能和亲水性能两种。 其中疏水性能的催化层, 是指用至少含有一种疏水性能聚合物 如聚四氟乙烯以及其他聚合物作为粘结剂, 同时以铂或铂合金为催化剂所形成的导电多 孔材料构成, 铂或铂合金可以附着在载体碳或其它导电粉末上。 亲水性能的催化层, 是 指用至少含有亲水性能聚合物如全氟磺酸树脂作为粘结剂, 同时以铂或铂合金为催化剂 所形成的导电材料构成, 铂或铂合金可以附着在载体碳或其它导电粉末上。
燃料电池膜电极的离子导电聚合物可以是传导质子 (H+ ) 的任何一种离子导电聚合 物, 可以采用成品的商品膜, 如 Nafion, 也可以采用全氟磺酸离子交换膜树脂, 将其溶 融后涂布于催化层表面。
本发明的效果在于, 其一, 由于本发明将质子交换膜和催化层直接复合于多孔导电 薄片上, 依靠多孔导电薄片向外电路传导电流, 避免了采用加工工艺难度大、 时间长、 成本高的双极板, 体积紧凑, 重量轻、 提高了燃料电池的重量和体积比功率, 并降低了 成本。 其二, 由于本发明将质子交换膜和催化层直接复合于多孔导电薄片上, 电池不需 要施加一定的压力以降低界面接触并提高电子的传导性以及水热传输, 这样就减少了一 些附属装置, 并降低了装配的复杂性, 降低了成本。 其三, 由于可以采用离子导电聚合 物, 将其溶融后涂布于催化层表面或多孔导电薄片上直接成膜作为电解质, 避免了采用 价格昂贵的成品商品质子交换膜, 极大地降低了燃料电池的成本。 附图说明
以下附图是为了更详细的说明本发明, 是本发明的一种体现, 但并不限制本发明的 范围。
图 1 本发明实施例 1的燃料电池膜电极结构示意图;
图 1A本发明多孔导电薄片上的一种通孔结构示意图;
图 1B 本发明多孔导电薄片上的另一种通孔结构示意图;
图 1C 本发明多孔导电薄片上的再一种通孔结构示意图;
图 2A 本发明实施例 1膜电极的制造步骤示意图; .
图 2B 本发明实施例 1膜电极的另一种制造歩骤示意图;
图 3 本发明膜电极实施例 2的结构示意图;
图 4A 本发明实施例 2膜电极的制造步骤示意图;
图 4B 本发明实施例 2膜电极的另一种制造步骤示意图;
图 5 本发明膜电极实施例 3的结构示意图;
图 6A 本发明实施例 3膜电极的制造歩骤示意图;
图 6B 本发明实施例 3膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 7 本发明膜电极实施例 4的结构示意图;
图 8A本发明实施例 4膜电极的制造步骤示意图; 图 8B 本发明实施例 4膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 9 本发明膜电极实施例 5的结构示意图;
图 10A本发明实施例 5膜电极的制造步骤示意图; 图 10B 本发明实施例 5膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 11 本发明膜电极实施例 6的结构示意图;
图 12A本发明实施例 6膜电极的制造步骤示意图; 图 12B 本发明实施例 6膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 13 本发明膜电极实施例 7的结构示意图;
图 14A本发明实施例 7膜电极的制造步骤示意图; 图 14B 本发明实施例 7膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 15 本发明膜电极实施例 8的结构示意图;
图 16A本发明实施例 8膜电极的制造步骤示意图; 图 16B本发明实施例 8膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 17 本发明膜电极实施例 9的结构示意图;
图 18A本发明实施例 9膜电极的制造步骤示意图; 图 18B本发明实施例 9膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 19 本发明膜电极实施例 10的结构示意图;
图 20A本发明实施例 10膜电极的制造步骤示意图; 图 20B本发明实施例 10膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 21 本发明膜电极实施例 11的结构示意图;
图 22A本发明实施例 11膜电极的制造步骤示意图; 图 22B 本发明实施例 11膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 23本发明膜电极实施例 12的结构示意图;
图 24A本发明实施例 12膜电极的制造步骤示意图; 图 24B 本发明实施例 12膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 25 本发明膜电极实施例 13的结构示意图;
图 26A本发明实施例 13膜电极的制造步骤示意图; 图 26B本发明实施例 13膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 27 本发明膜电极实施例 14的结构示意图;
图 28A本发明实施例 14膜电极的制造步骤示意图; 图 28B 本发明实施例 14膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 29 本发明膜电极实施例 15的结构示意图;
图 30A本发明实施例 15膜电极的制造步骤示意图; 图 30B本发明实施例 15膜电极的另一种制造步骤示意图; 图 31 现有燃料电池膜电极结构示意图。 具体实施方式
实施例 1
如图 1所示, 本发明提供一种燃料电池膜电极, 至少包括催化层 2和质子交换膜 1, 至少所述的催化层 2和质子交换膜 1复合于多孔导电薄片 3上, 由该多孔导电薄片 3向 外电路传导电流, 为保证本发明膜电极的正常工作, 该复合层应满足下述条件: (1 ) 催 化层 2分别位于质子交换膜 1的两侧, 并与质子交换膜 1接触连接; (2 ) 多孔导电薄片 3分别位于质子交换膜 1 的两侧。 这样, 由于直接将质子交换膜 1和催化层 2复合于多 孔导电薄片 3上, 依靠多孔导电薄片 3向外电路传导电流, 避免了采用加工工艺难度大、 时间长、 成本高的双极板, 使利用本发明的燃料电池体积紧凑, 重量轻、 提高了燃料电 池的重量和体积比功率, 并降低了成本。
上述燃料电池膜电极的制造方法, 至少包括如下步骤-
(A)、 制作多孔导电薄片 3作为基体;
(B)、 至少将催化层 2和质子交换膜 1层状复合于多孔导电薄片 3上, 保证层与 层之间紧密接触, 并且质子交换膜 1两侧与催化层 2至少部分接触。
由于本发明将质子交换膜 1和催化层 2直接复合于多孔导电薄片 3上, 电池不需要 施加一定的压力以降低界面接触并提高电子的传导性以及水热传输, 这样就减少了一些 附属装置, 并降低了装配的复杂性, 降低了成本。
在本发明中, 所述的多孔导电薄片 3可为开设有复数个通孔 31的金属箔片或碳纸、 碳布。 该金属箔片的金属可为钛、 镍、 不锈钢、 铌、 铝、 钽、 铜或合金。 金属箔片的厚 度为 Ι μ ιη至 100 μ ηι。
由于质子交换膜燃料电池是在强酸性条件下工作, 一般金属会被腐蚀而影响质子交 换膜 1 的质子交换能力。 并且一般金属容易在表面形成导电性差的氧化物薄膜。 因此, 在本实施例中, 多孔导电薄片 1 应采取表面处理及陶瓷化处理, 以提高其防酸腐蚀性能 及稳定的导电性能, 以保证电池有较长的工作寿命和稳定的工作性能。 由于所采取的陶 瓷化防腐技术非本专利的申请保护范围, 在此不在赘述
如图 1A-图 1C所示, 可采用激光加工、 机械加工、 电化学或化学刻蚀以及其他常规 加工孔的方法在构成多孔导电薄片 3的金属箔片上开设通孔 31, 该通孔 31可为圆形, 长方形、 多边形等各种形状。 在本实施例中, 也可采用碳纸或碳布构成的多孔导电薄片 3, 由于碳纸、 碳布本身就具有网眼构成的通孔 31 , 因此, 不需要进行开孔操作。 该多 孔导电薄片 3上通孔 31的开孔率可以在 10%至 90%之间调整, 一般在相同开孔率下, 开 孔越多孔径越小, 在箔片上越容易成膜, 相对电子的行程越短。 开孔率越大, 催化层 2 与质子交换膜 1 的接触面积越大, 质子流通性能越好, 但开孔率增大, 尤其是在电流方 向箔片的截面积减小, 电阻就相应增大。 因此, 可根据具体情况综合考虑, 确定通孔 31 的开孔率和开孔形状, 以满足各种实际使用情况的需要。 上述 (B) 步骤中, 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可采用如 下步骤进行复合-
(B1)将催化层 2复合于导电箔 3片上;
(B2) 将质子交换膜 1复合于步骤 (B1)的片状制成品上;
(B3 ) 将步骤 (B2) 的两片制成品以质子交换膜 1 端为结合面粘接在一起构成膜电 极单体。 t
这种方法由于可以采用离子导电聚合物, '将其溶融后涂布于多孔导电薄片 3 上直接 成膜作为电解质, 避免了采用价格昂贵的成品商品质子交换膜, 极大地降低了燃料电池 的成本。
在本实施例中, 上述 (B) 步骤中, 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层 状复合也可采用如下步骤进行复合-
(B1)将催化层 2复合于多孔导电薄片 3上;
(B2 ) 将步骤 (B1 ) 的两片制成品通过热压或熔融粘结的方式将质子交换膜 1 复合 于该两片制成品之间, 并保证质子交换膜 1与其两侧的催化层 2相接触, 构成膜电极单 体。
在本实施例中, 如图 1所示, 膜电极的催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3 复合后的排列顺序为: 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 质子交换膜 1、 多孔导电薄片 3、 催 化层 2; 所述的多孔导电薄片 3两侧的催化层 2与质子交换膜 1通过多孔导电薄片 3上 的通孔 31相接触。
具体到本实施例中, 如图 2A所示, 所述的催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤:
(B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 2基体的一侧形成催化层 2;
(B2) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体 的另一侧形成质子交换膜 1, 多孔导电薄片 3另一侧复合的催化层 2通过多孔导电薄片 3 上的通孔 31与质子交换膜 1相接触;
(B3) 将上述步骤 (B2) 的制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在一起 构成膜电极单体。
上述步骤 (B1 ) 中的催化层 2可以涂满多孔导电薄片 3的通孔 31, 当步骤 (B2) 中, 多孔导电薄片 3两一侧涂上质子交换膜 1后,该通孔 31内催化剂与质子交换膜 1相接触, 从而实现催化层 2与质子交换膜 1的接触连接。 该步骤 (B1 ) 中的催化层 2也可以在多 孔导电薄片 3的通孔 31涂布连续的一层, 当步骤 (B2) 中, 多孔导电薄片 3两一侧涂上 质子交换膜 1后, 催化层 2通过通孔 31内连续涂布的催化层与质子交换膜 1相接触, 这 样, 可以增加气体的透过性, 降低催化层 2用量及减小厚度。
上述离子导电聚合物可以是传导质子 (H+) 的任何一种离子导电聚合物, 如可采用 全氟磺酸离子交换膜树脂, 将其溶融后涂布于催化层表面。
在本实施例中, 如图 2B所示, 也可采用如下步骤将催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合:
(B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的一侧形成催化层 2;
(B2) 将质子交换膜 1 通过热压或熔融粘结的方法复合于 (B1)步骤制成品的多孔导 电薄片 3之间, 多孔导电薄片 3另一侧复合的催化层 2通过多孔导电薄片 3上的通孔 31 与质子交换膜 1相接触, 构成膜电极单体。
在本实施例中, 是将多孔导电薄片 3直接与催化层 1接触, 另一侧复合质子交换膜 1, 这种方法电子流程短, 电子可直接由多孔导电薄片 3导出, 电阻小。
所述的催化层 2主要由含铂及铂合金的导电多孔材料组成, 铂或铂合金可以附着在 载体碳上, 催化层 2中含有造孔剂。 催化层 2可为具有疏水性能的催化层, 也可为具有 亲水性能的催化层。 其中疏水性能的催化层, 是指用至少含有一种疏水性能聚合物如聚 四氟乙烯以及其他聚合物作为粘结剂, 同时以铂或铂合金为催化剂所形成的导电多孔材 料构成, 铂或铂合金可以附着在载体碳或其它导电粉末上。 亲水性能的催化层, 是指用 至少含有亲水性能聚合物如全氟磺酸树脂作为粘结剂, 同时以铂或铂合金为催化剂所形 成的导电材料构成, 铂或铂合金可以附着在载体碳或其它导电粉末上。 实施例 2
本发明的基本结构和制造方法与实施例 1相同, 在此不再赘述。
如图 3所示, 本实施例与实施例 1 的区别在于, 在本实施例中, 本发明的膜电极的 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 多孔导电薄片 3、 催化 层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 多孔导电薄片 3。
在本实施例中, 由于催化层 2与质子交换膜 1直接层面接触, 接触面积较大, 使质 子通过路径短且均匀。
在本实施例中, 如图 4A采用如实施例 1所述的方法制造出多孔导电薄片 3后, 催化 层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤:
(B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的一侧形成催化层 2;
(B2) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于催化层 2 上形成质子 交换膜 1 ;
(B3 ) 将上述步骤 (B2 ) 的制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在一起 构成膜电极单体。
如图 4B所示, 所述催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合也可采用 少 :
(B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的一侧形成催化层 2;
(B2) 将质子交换膜 1 通过热压或熔融粘结的方法复合于 (B1)步骤制成品的催化层 2之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 1 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 1相同, 因此, 也同样具有实施例 1所述的有益效果。 实施例 3
本发明的基本结构和制造方法与实施例 1相同, 在此不再赘述。
如图 5所示, 本实施例与实施例 1 的区别在于, 在本实施例中, 催化层 2、 质子交 换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 质子交换膜 1、 催化层 2、 多孔导电薄片 3; 所述的多孔 电薄片 3两侧的催化层 2与质子交换膜 1 通过多孔导电薄片 3上的通孔 31相接触。
, 本实施例的膜电极的制造方法与实施例 1的区别在于,如图 6A所示,在本实施例中, 所述催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤-
(B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的一侧形成催化层 2;
(B2 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体 的另一侧形成质子交换膜 1, 多孔导电薄片 3另一侧复合的催化层 2通过多孔导电薄片 3 上的通孔与质子交换膜 1相接触;
' (B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于步骤 (B1 ) 形成的催 化层 2上形成质子交换膜 1 ;
(B4 ) 将上述步骤 (B2 ) 的一片制成品与步骤 (B3 ) 的一片制成品, 以涂布有离子 导电聚合物端为结合面粘接在一起构成膜电极单体。
如图 6B所示, 本实施例中, 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合 可采用如下步骤:
(B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的一侧形成催化层 2;
(B2 ) 将质子交换膜 1 通过热压或熔融粘结的方法复合于 (B1)步骤两片制成品的多 孔导电薄片和催化层之间, 位于多孔导电薄片 3两侧的催化层 2和质子交换膜 1通过多 孔导电薄片 3上的通孔 31相接触, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 1 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 1相同, 因此, 也同样具有实施例 1所述的有益效果。 实施例 4
本发明的基本结构和制造方法与实施例 1相同, 在此不再赘述。
如图 7所示, 本实施例与实施例 1 的区别在于, 在本实施例中, 所述的催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化 层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化层 2。
如图 8A、 图 8B所示, 本实施例中膜电极的制造方法与实施例 1 的区别在于, 所述 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可采用如下步骤:
( B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2 ; ( B2 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于其中一侧的催化层 2 上形成质子交换膜 1 ; (B3 ) 将上述步骤 (B2 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
如图 8B所示, 所述催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合也可采用 如下步骤:
(B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2; (B2 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤两片制成品的 催化层之间, ^ 膜电极单体。 .
在本实施例中, 所述的催化层 2 可均为具有疏水性能的催化层。 也可于多孔导电薄 片 3外侧的催化层 2为具有疏水性能的催化层, 增加透气效果, 夹于多孔导电薄片 3与 质子交换膜 1之间的催化层 2可为具有亲水性能的催化层。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 1 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 1相同, 因此, 也同样具有实施例 1所述的有益效果。 实施例 5
本发明的基本结构和制造方法与实施例 1相同, 在此不再赘述。
如图 9所示, 本实施例与实施例 1 的区别在于, 在本实施例中, 所述的催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化 层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 多孔导电薄片 3。
如图 10A所示, 本实施例中膜电极的制造方法与实施例 1 的区别在于, 所述催化层
2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤-
(B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2; 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于其中一侧的催化层 2 上形成质子 交换膜 1 ;
(B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的一侧形成催化层 2; 将 能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于催化层 2上形成质子交换膜 1 ;
(B3 ) 将上述步骤 (B1 ) 的一片制成品与步骤 (B2 ) 的一片制成品, 以涂布有离子 导电聚合物端为结合面粘接在一起构成膜电极单体。
如图 10B所示, 本实施例膜电极的制造方法中, 所述催化层 2、 质子交换膜 1与多 孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤-
(B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2;
(B2 ) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的一侧形成催化层 2;
(B3 )将质子交换膜 1通过热压或熔融粘结的方法复合于 (B1)步骤一片制成品与 (B1) 步骤一片制成品的催化层 2之间; 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 1 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 1相同, 因此, 也同样具有实施例 1所述的有益效果。 实施例 6
本发明的基本结构和制造方法与实施例 1相同, 在此不再赘述。
如图 11所示, 本实施例与实施例 1的区别在于, 在本实施例中, 所述的催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化 层 2、 质子交换膜 1、 多孔导电薄片、 催化层 2; 所述的多孔导电薄片 3两侧的催化层 2 与质子交换膜 1通过多孔导电薄片 3上的通?, L 31相接触。
如图 12A所示, 本实施例中膜电极的制 方法与实施例 1 的区别在于, 所述催化层
2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤-
(B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2; 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于其中一侧的催化层 2 上形成质子 交换膜 1 ;
(B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的一侧形成催化层 2; 将 能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的另一侧形成 质子交换膜 1, 多孔导电薄片 3另一侧复合的催化层 2通过多孔导电薄片 3上的通孔 31 与质子交换膜 1相接触; '
(B3 ) 将上述步骤 (B1 ) 的一片制成品与步骤 (B2 ) 的一片制成品, 以涂布有离子 导电聚合物端为结合面粘接在一起构成膜电极单体。
如图 12B所示, 本实施例膜电极的制造方法中, 所述催化层 2、 质子交换膜 1与多 孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤-
(B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2;
(B2 ) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的一侧形成催化层 2;
(B3 ) 将质子交换膜 1 通过热压或熔融粘结的方法复合于 (B1)步骤一片制成品的催 化层 2与 (B1)步骤一片制成品的多孔导电薄片 3之间; 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 1 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 1相同, 因此, 也同样具有实施例 1所述的有益效果。 实施例 7
本发明的基本结构和制造方法与实施例 1相同, 在此不再赘述。
如图 13所示, 本实施例与实施例 1的区别在于, 在本实施例中, 一气体扩散层 4可 与催化层 2、 质子交换膜 1一起复合于所述的多孔导电薄片 3上。 在本实施例中, 所述 的气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体 扩散层 4、 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 质子交换膜 1、 多孔导电薄片 3、 催化层 2、 气体 扩散层 1 ; 所述的多孔导电薄片 3两侧的催化层 2与质子交换膜 1通过多孔导电薄片 3 上的通孔相接触。
本实施例中, 如图 14A所示, 气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄 片 3的层状复合可包括如下步骤- (Bl)将气体扩散层 4和催化层 2复合于多孔导电薄片 3上;
( B2 ) 将质子交换膜 1复合于步骤 (B1)的片状制成品上;
(B3 ) 将步骤 (B2 ) 的两片制成品以质子交换膜 1 端为结合面粘接在一起构成膜电 极单体。
在本实施例中, 如图 14B所示, 气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电 薄片 3的层状复合可采用如下步骤-
( B1)将气体扩散层 4、 催化层 .2复合于多孔导电薄片 3上;
(B2 ) 将步骤 (B1 ) 的两片制成品通过热压或熔融粘结的方式将质子交换膜 1 复合 于该两片制成品之间, 并保证质子交换膜 1与其两侧的催化层 2相接触, 构成膜电极单 体。
进一步如图 14A所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可具体采用如下步骤-
(B1)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电亍导.电多孔材.料,形成气体扩散层 4;
(B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于步骤 (B1)形成的气体扩散层 4上形成催化层 2;
( B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体 的另一侧形成质子交换膜;
(B4 ) 将上述步骤 (B2 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
进一步如图 14B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合也可具体包括如下步骤:
(B1)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4;
(B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于步骤 (B1)形成的气体扩散层上形成催化层;
(B3 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤两片制成品之 间, 构成膜电极单体。
在本实施例中, 燃料电池膜电极的气体扩散层 4可由电子导电的多孔材料构成。 该 材料是由电子导电材料、 造孔组份与粘结剂混合而成。 电子导电材料可以是碳粉、 金属 粉以及具有高导电性的金属陶瓷粉等; 造孔组份是一种松散结构的颗粒, 可以是碳粉、 碳纤维; 粘结剂是一种聚合物, 这种聚合物可以是部分或者全部氟化的碳聚合物, 以及 其他具有疏水性能的聚合物。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 1 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 1相同, 因此, 也同样具有实施例 1所述的有益效果。 实施例 8
本发明的基本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。 ' 如图 15所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体扩散层 4、 多 孔导电薄片 3、 催化层 2、 质子交换膜 1、·催化层 2、 多孔导电薄片 3、 气体扩散层 4。 如图 16A所示, 本实施例与实施例 7的制造方法的区别在于, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可具体采用如下步骤:
(B1)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4;
(B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3的另一侧上形成催化层 2 ;
(B3) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于 (B2 形成的催化层 2 上形成质子交换膜 1 ;
. (B4 ) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
在本实施例中, 也可如图 14B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与 多孔导电薄片 3的层状复合也采用如下步骤:
(B1)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4; (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于电箔片 3的另一侧上形成催化层 2;
' (B3 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B2)步骤两片制成品的 催化层 2之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 1所述的有益效果。 实施例 9
本发明的基本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。
如图 17所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层
4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 多孔导电薄片 3、 气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 气体扩散层 4、 多孔导电薄片 3。
本实施例与实施例 7的制造方法的区别在于, 如图 18A所示, 在本实施例中, 所述 气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可具体采用如下步 骤:
(B1)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4; (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于步骤 (B1)形成的气体扩散层 4上形成催化层 2; (B3) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于 (B2)形成的催化层 2 上形成质子交换膜;
(B4) 将上述步骤 (B2 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
在本实施例中, 如图 18B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合也可采用如下步骤-
(B1)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4;
(B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于步骤 (B1)形成的气体扩散层上形成催化层; ( B3 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (Bl)步骤两片制成品的 催化层 2之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 7所述的有益效果。 实施例 10
本发明的華本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。
如图 19所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层
4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体扩散层 4、 多 孔导电薄片 3、 气体扩散层 4 、 催化层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 气体扩散层 4、 多 孔导电薄片 3、 气体扩散层 4。
本实施例的制造方法与实施例 7的区别在于, 如图 20A所示, 在本实施例中, 所述 气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤- (B1)在多孔导电薄片 3基体的两侧分别涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散 层 4;
(B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于其中一侧的气体扩散层 4上形成催化层 2;
( B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布 B2)中形成的催化层 2 上形成质子交换膜;
( B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
在本实施例中, 如图 20B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合也可釆用如下步骤:
(B1)在多孔导电薄片 3基体的两侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4;
(B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于其中一侧的气体扩散层 4上形成催化层 2;
( B3 ) 将质子交换膜 1通过热压或熔融粘结的方法复合于 (B2)步骤的两片制成品的 催化层 2之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 7所述的有益效果。 实施例 11
本发明的基本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。
如图 21所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体扩散层 4、 催 化层 2、 多孔导电薄片 3、 质子交换膜 1、 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 气体扩散层 4; 所 述的多孔导电薄片 3两侧的催化层 2与质子交换膜 1通过多孔导电薄片 3上的通孔 31相 接触。 本实施例的膜电极的制造方法与实施例 7的区别在于, 如图 22A所示, 所述气体扩 散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤:
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布在多孔导电薄片 3 基体的一侧形成催化层 2; 于 该催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B2)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4; 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体另一侧上形成催化层 2;
(B3) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 分别涂布 (B1)多孔导电薄片 3的另一侧、 (B2)中形成的催化层 2上形成质子交换膜 1 ;
(B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
在本实施例中, 如图 22B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合也可采用如下步骤:
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布在多孔导电薄片 3 基体的一侧形成催化层 2; 于 该催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B2)在多孔导电薄片 3基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料,形成气体扩散层 4; 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体另一侧上形成催化层 2;
(B3 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (Bl)、 (B2)步骤的两片 制成品之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 7所述的有益效果。 实施例 12
本发明的基本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。
如图 23所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体扩散层 4、 催 化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化层 2、 气体扩散层 4。
本实施例的膜电极的制造方法与实施例 7的区别在于, 如图 24A所示, 所述气体扩 散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤-
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2;
(B2)在其中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B3) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布另一侧的催化层 2上形 成质子交换膜 1 ;
(B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
在本实施例中, 如图 24B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合也可采用如下步骤-
( B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3基体的两侧形成催化层 2;
(B2)在其中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B3 ) 将质子交换膜 1通过热压或熔融粘结的方法复合于 (B2)步骤的两片制成品的 催化层 2之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 7所述的有益效果。 实施例 13
本发明的基本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。
如图 25所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体扩散层 4、 催 化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 气体扩散层 4、 多孔导电 薄片 3。
本实施例的膜电极的制造方法与实施例 7的区别在于, 如图 26A所示, 所述气体扩 散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤:
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的两侧形成催化层 2 ; 在 其中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B2) 在多孔导电薄片 3 基体的一侧上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散 层 4; 将催化剂制成溶液状, 涂布于气体扩散层 4上形成催化层 2;
(B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 分别涂布 (Bl)、 (B2)形成的 催化层 2上形成质子交换膜;
(B4 ) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
在本实施例中, 如图 26B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合也可采用如下步骤:
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的两侧形成催化层 2; 在 其中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B2) 在多孔导电薄片 3 基体的一侧上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散 层 4; 将催化剂制成溶液状, 涂布于气体扩散层 4上形成催化层 2;
(B3 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (Bl)、 (B2)步骤的两片 制成品的催化层 2之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 7所述的有益效果。 实施例 14 本发明的基本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。
如图 27所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体扩散层 4、 催 化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化层 2、 质子交换膜 1、 催化层 2、 多孔导电薄片 3、 气体扩 ; 散层 4。 .
本实施例的膜电极的制造方法与实施例 1的区别在于, 如图 28A所示, 所述气体扩 散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电 '薄片 3的层状复合可包括如下步骤:
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的两侧形成催化层 2; 在 中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
) (B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导。电薄片 3 基体的一侧形成催化层 2; 在 多孔导电薄片 3的另一侧上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成 液状, 分别涂布 (Bl)、 (B2)形成的 催化层 2上形成质子交换膜;
- (B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以 布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 : 一起构成膜电极单体。
在本实施例中, 如图 28B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合也可采用如下步骤-
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的两侧形成催化层 2; 在 其中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
> (B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层 2; 在多 孔导电薄片 3的另一侧上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B3) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (Bl)、 (B2)步骤的两片 制成品的催化层 2之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 7所述的有益效果。 实施例 15
本发明的基本结构和制造方法与实施例 7相同, 在此不再赘述。
如图 29所示, 本实施例与实施例 7的区别在于, 在本实施例中, 所述的气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1和多孔导电薄片 3复合后的排列顺序为: 气体扩散层 4、 催 化层 2、 多孔导电薄片 3、 催化层 2、 质子交换膜 1、 多孔导电薄片 3、 催化层 2、 气体扩 散层 4; 所述的多孔导电薄片 3两侧的催化层 2与质子交换膜 1通过多孔导电薄片 3上 的通孔 31相接触。
本实施例的膜电极的制造方法与实施例 7的区别在于, 如图 30A所示, 所述气体扩 散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔导电薄片 3的层状复合可包括如下步骤-
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的两侧形成催化层 2; 在 其中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
( B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的一侧形成催化层 2; 在 多孔导电薄片 3的催化层上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
( B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 分别涂布 (B1) 形成的催化 层 2、 (B2)的多孔导电薄片 3另一侧上形成质子交换膜 1 ;
( B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。 .
在本实施例中, 如图 30B所示, 所述气体扩散层 4、 催化层 2、 质子交换膜 1与多孔 导电薄片 3的层状复合也可采用如下步骤-
(B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片 3 基体的两侧形成催化层 2; 在 其中一侧催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
( B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层 2; 在该 催化层 2上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层 4;
(B3 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (Bl)、 (B2)步骤的两片 制成品的催化层 2和多孔导电薄片 3之间, 构成膜电极单体。
本实施例的其他结构和方法均与实施例 7 相同, 在此不再详述。 由于本实施例的基 本结构和方法与实施例 7相同, 因此, 也同样具有实施例 7所述的有益效果。
上述实施例为本发明的几种具体实施方式, 仅用于说明本发明而非用于限制本发明。 本发明的膜电极的复合方式还可有多种, 只要能够实现膜电极的功能, 每一种不同排列 方式的变换均属于本发明的范围。 另外, 本发明的膜电极并不限于质子交换膜燃料电池 使用, 还可用作其他电化学 反应装置的电解质电极, 如水电解池、 氯碱工业电解池、 电 化学传感器等的使用中。

Claims (1)

  1. 权 利 要 求 书
    1、 一种燃料电池膜电极, 至少包括催化层和质子交换膜, 其特征在于, 至少所述的 催化层和质子交换膜复合于多孔导电薄片上, 由该多孔导电薄片向外电路传导电流, 该 复合层满足下述条件: (1 ) 催化层分别位于质子交换膜的两侧, 并与质子交换膜接触连 接; (2) 多孔导电薄片分别位于质子交换膜 两侧。
    2、如权利要求 1所述的一种燃料电池膜电极,其特征在于, 气体扩散层可与催化层、 子交换膜一起复合于所述的多孔导电薄片上。
    3、 如权利要求 1所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的催化层、 质子交 换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 催化层、 多孔导电薄片、 质子交换膜、 多孔 导电薄片、 催化层; 所述的多孔导电薄片两侧的催化层与质子交换膜通过多孔导电薄片 上的通孔相接触。
    4、 如权利要求 1所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的所述的催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 多孔导电薄片、 催化层、 质子交换膜、 催化层、 多孔导电薄片。 '
    5、 如权利要求 1所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的催化层、 质子交 换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 催化层、 多孔导电薄片、 质子交换膜、 催化 层、 多孔导电薄片; 所述的多孔导电薄片两侧的催化层与质子交换膜通过多孔导电薄片 上的通孔相接触。
    6、 如权利要求 1所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的催化层、 质子交 换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 催化层、 多孔导电薄片、 催化层、 质子交换 膜、 催化层、 多孔导电薄片、 -催化层。
    7、 如权利要求 1所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的催化层、 质子交 换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 催化层、 多孔导电薄片、 催化层、 质子交换 膜、 催化层、 多孔导电薄片。
    8、 如权利要求 1所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的催化层、 质子交 换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 催化层、 多孔导电薄片、 催化层、 质子交换 膜、 多孔导电薄片、 催化层; 所述的多孔导电薄片两侧的催化层与质子交换膜通过多孔 导电薄片上的通孔相接触。
    9、 如权利要求 2所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催 化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 催化层、 多孔导 电薄片、 质子交换膜、 多孔导电薄片、 催化层、 气体扩散层; 所述的多孔导电薄片两侧 的催化层与质子交换膜通过多孔导电薄片上的通孔相接触。
    10、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 多孔导电薄片、 催化层、 质子交换膜、 催化层、 多孔导电薄片、 气体扩散层。 11、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 多孔导电薄片、 气体扩散层、 催化层、 质子交换膜、 催化层、 气体扩散层、 多孔导电薄片。
    12、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 多孔导电薄片、 气体扩散层 、 催化层、 质子交换膜、 催化层、 气体扩散层、 多孔导电薄片、气体扩散层。
    13、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 催化层、 多孔 导电薄片、 质子交换膜、 催化层、 多孔导电薄片、 气体扩散层; 所述的多孔导电薄片两 侧的催化层与质子交换膜通过多孔导电薄片上的通孔相接触。
    14、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 催化层、 多孔 导电薄片、 催化层、 质子交换膜、 催化层、 多孔导电薄片、 催化层、 气体扩散层。
    15、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 催化层、 多孔 导电薄片、 催化层、 质子交换膜、 催化层、 气体扩散层、 多孔导电薄片。
    16、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 催化层、 多孔 导电薄片、 催化层、 质子交换膜、 催化层、 多孔导电薄片、 气体扩散层。
    17、 如权利要求 2 所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的气体扩散层、 催化层、 质子交换膜和多孔导电薄片复合后的排列顺序为: 气体扩散层、 催化层、 多孔 导电薄片、 催化层、 质子交换膜、 多孔导电薄片、 催化层、 气体扩散层; 所述的多孔导 电薄片两侧的催化层与质子交换膜通过多孔导电薄片上的通孔相接触。
    18、 如权利要求 1一 17 任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所 述的多孔导电薄片可为开设有复数个通孔的金属箔片或碳纸, 碳布。
    19、 如权利要求 18所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的金属箔片的金 属可为钛、 镍、 不锈钢、 铌、 铝、 钽、 铜或合金。
    20、 如权利要求 18所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的金属箔片的厚 度为 Ι μ ηι至 100 μ πι。
    21、 如权利要求 1一 17 任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所 述多孔导电薄片的开孔率占基体总面积的 10%至 90%。
    22、 如权利要求 18所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述金属箔片上开设 通孔的形状可为圆形、 矩形、 多边形。
    23、 如权利要求 1一 17 任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 多 孔导电薄片表面可具有表面处理层和 /或陶瓷化处理层, 以提高其防腐性和导电性。
    24、 如权利要求 1一 17 任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所 述的催化层主要由含铂及铂合金的导电多孔材料组成, 铂或铂合金可以附着在载体碳上, 催化层中含有造孔剂。
    25、 如权利要求 1一 17 任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所 述的催化层可为疏水性能催化层。
    26、 如权利要求 25所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的疏水性能的催 化层, 由至少含有一种疏水性能聚合物作为粘结剂, 同时以铂或铂合金为催化剂, 铂或 铂合金附着在载体碳或导电粉末上, 形成的导电多孔材料构成。
    27、 如权利要求 6— 8、 12、 14一 17任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特 征在于, 所述的多孔导电薄片外侧的催化层可为疏水性能催化层, 内侧的催化层为亲水 性能的催化层。
    28、 如权利要求 26所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的疏水性能的催 化层, 由至少含有一种疏水性能聚合物作为粘结剂, 同时以铂或铂合金为催化剂, 铂或 铂合金附着在载体碳或导电粉末上, 形成的导电多孔材料构成。
    29、 如权利要求 2、 9一 17任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述气体扩散层由电子导电的多孔材料构成,, 该材料由电子导电材料、 造孔组份与粘结 剂混合而成。
    30、 如权利要求 29所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的电子导电材料 可以是碳粉、 金属粉以及具有高导电性的金属陶瓷粉。
    31、 如权利要求 29所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的造孔组份是一 种松散结构的颗粒, 可以是碳粉、 碳纤维。
    32、 如权利要求 29所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的粘结剂是一种 聚合物, 这种聚合物可以是部分或者全部氟化的碳聚合物, 以及具有疏水性能的聚合物。
    33、 如权利要求 1一 17 任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所 述的质子交换膜为能够传导质子的离子导电聚合物。
    34、 一种燃料电池膜电极的制造方法, 至少包括如下步骤: ·
    (A)、 制作多孔导电薄片作为基体;
    (B)、 至少将催化层和质子交换膜层状复合于多孔导电薄片上, 保证层与层之间 紧密接触, 并且质子交换膜两侧与催化层至少部分接触。
    35、 如权利要求 34所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)将催化层复合于多孔导电薄片上;
    (B2) 将质子交换膜复合于步骤 (B1)的片状制成品上;
    (B3) 将步骤 (B2) 的两片制成品以质子交换膜端为结合面粘接在一起构成膜电极 单体。
    36、 如权利要求 34所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤: (Bl)将催化层复合于多孔导电薄片上;
    (B2) 将步骤 (B1 ) 的两片制成品通过热压或熔融粘结的方式将质子交换膜复合于 该两片制成品之间, 并保证质子交换膜与其两侧的催化层相接触, 构成膜电极单体。
    37、 如权利要求 35所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层;
    (B2) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的 另一侧形成质子交换膜, 多孔导电薄片另一侧复合的催化层通过多孔导电薄片上的通孔 与质子交换膜相接触;
    (B3 ) 将上述步骤 (B2 ) 的制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在一起 构成膜电极单体。
    38、 如权利要求 36所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层;
    (B2) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤制成品的多孔 导电薄片之间, 多孔导电薄片另一侧复合的催化层通过多孔导电薄片上的通孔与质子交 换膜相接触, 构成膜电极单体。
    39、 如权利要求 35所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层; (B2 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于催化层上形成质子交 换膜;
    (B3 ) 将上述步骤 (B2 ) 的制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在一起 构成膜电极单体。
    40、 如权利要求 36所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层;
    ( B2 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤制成品的催化 层之间, 构成膜电极单体。
    41、 如权利要求 35所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层;
    (B2) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的 另一侧形成质子交换膜, 多孔导电薄片另一侧复合的催化层通过多孔导电薄片上的通孔 与质子交换膜相接触;
    (B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于步骤(B1 ) 形成的催 化层上形成质子交换膜;
    (B4) 将上述步骤 (B2 ) 的一片制成品与步骤 (B3 ) 的一片制成品, 以涂布有离子 导电聚合物端为结合面粘接在一起构成膜电极单体。
    42、 如权利要求 36所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层;
    (B2) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤两片制成品的 多孔导电薄片和催化层之间, 位于多孔导电薄片两侧的催化层和质子交换膜通过多孔导 电薄片上的通孔相接触, 构成膜电极单体。
    43、 如权利要求 35所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层; (B2) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于催化层上形成质子交 换膜;
    (B3 ) 将上述步骤 (B2 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
    44、 如权利要求 36所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层; (B2) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤两片制成品的 催化层之间, 构成膜电极单体。
    45、 如权利要求 35所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层; 将能 够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于其中一侧的催化层上形成质子交换膜;
    (B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层; 将能够 传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的另一侧形成质子交 换膜, 多孔导电薄片另一侧复合的催化层通过多孔导电薄片上的通孔与质子交换膜相接 触;
    (B3)将上述步骤 (B1 ) 的一片制成品与步骤 (B2) 的一片制成品, 以涂布有离子 导电聚合物端为结合面粘接在一起构成膜电极单体。
    46、 如权利要求 36所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述催化 层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)将催化剂制成溶液状, 分别涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层; (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层;
    (B3)将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤一片制成品与 (B2)步骤一片制成品的催化层之间; 构成膜电极单体。
    47、如权利要求 34所述的一种燃料电池膜电极的制造方法,其特征在于,在步骤(B) 中, 也可将气体扩散层与催化层、 质子交换膜复合于多孔导电薄片上。
    48、 如权利要求 47所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将气体扩散层和催化层复合于多孔导电薄片上;
    (B2) 将质子交换膜复合于步骤 (B1)的片状制成品上;
    (B3 ) 将步骤 (B2) 的两片制成品以质子交换膜端为结合面粘接在一起构成膜电极 单体。
    49、 如权利要求 47所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)将气体扩散层、 催化层复合于多孔导电薄片上;
    (B2 ) 将步骤 (B1 ) 的两片制成品通过热压或熔融粘结的方式将质子交换膜复合于 该两片制成品之间, 并保证质子交换膜与其两侧的催化层相接触, 构成膜电极单体。
    50、 如权利要求 48所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于步骤 (B1)形成的气体扩散层上形成催化层; (B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的 另一侧或催化层上形成质子交换膜;
    (B4) 将上述步骤 (B2) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。 '
    51、 如权利要求 49所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于步骤 (B1)形成的气体扩散层上形成催化层; (B3 ) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B2)步骤两片制成品之 间, 构成膜电极单体。
    52、 如权利要求 48所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层;
    (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的另一侧形成催化层;
    (B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布于步骤 (B2)形成的催化 层上形成质子交换膜;
    (B4) 将上述步骤 (B2) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。 53、 如权利要求 49所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的另一侧形成催化层; (B3) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B1)步骤两片制成品的 催化层之间, 构成膜电极单体。
    54、 如权利要求 48所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; 将 催化剂制成溶液状, 涂布于气体扩散层上形成催化层;
    (B2)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; 将 催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体另一侧上形成催化层;
    (B3) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布 (Bl)、 (B2)中形成的催 化层上形成质子交换膜;
    (B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
    55、 如权利要求 49所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; 将 催化剂制成溶液状, 涂布于气体扩散层上形成催化层;
    (B2)在多孔导电薄片基体的一侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; 将 催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体另一侧上形成催化层;
    (B3) 将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (Bl)、 (B2)步骤的两片 制成品之间, 构成膜电极单体。
    56、 如权利要求 48所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)在多孔导电薄片基体的两侧分别涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散 层;
    (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于其中一侧的气体扩散层上形成催化层;
    (B3) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布 B2)中形成的催化层上 形成质子交换膜;
    (B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
    57、 如权利要求 49所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1)在多孔导电薄片基体的两侧涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层; (B2)将催化剂制成溶液状, 涂布于其中一侧的气体扩散层上形成催化层;
    (B3)将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B2)步骤的两片制成品 的催化层之间, 构成膜电极单体。
    58、 如权利要求 48所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层;
    ( B2)在其中一侧催化层上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层;
    (B3 ) 将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 涂布另一侧的催化层上形成 质子交换膜;
    (B4) 将上述步骤 (B3) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
    59、 如权利要求 49所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤:
    (B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层;
    (B2)在其中一侧催化层上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层;
    (B3)将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (B2)步骤的两片制成品 的催化层之间, 构成膜电极单体。
    60、 如权利要求 48所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层; 在其中 一侧催化层上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层;
    (B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层; 在另一 侧或催化层上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层;
    (B3)将能够传导质子的离子导电聚合物制成溶液状, 分别涂布 (Bl)、 (B2)形成的 催化层上或多孔导电薄片与催化层上形成质子交换膜;
    (B4) 将上述步骤 (B3 ) 的两片制成品以涂布有离子导电聚合物端为结合面粘接在 一起构成膜电极单体。
    61、 如权利要求 49所述的一种燃料电池膜电极的制造方法,.其特征在于, 所述气体 扩散层、 催化层、 质子交换膜与多孔导电薄片的层状复合可包括如下步骤-
    (B1) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的两侧形成催化层; 在其中 一侧催化层上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层;
    (B2) 将催化剂制成溶液状, 涂布于多孔导电薄片基体的一侧形成催化层; 在另一 侧或催化层上涂布一层电子导电多孔材料, 形成气体扩散层;
    (B3)将质子交换膜通过热压或表面胶化粘结的方法复合于 (Bl)、 (B2)步骤的两片 制成品的催化层或多孔导电薄片与催化层之间, 构成膜电极单体。
    62、 如权利要求 34— 61任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 所述的多孔导电薄片可为开设有复数个通孔的金属箔片或碳纸、 碳布。
    63、 如权利要求 62所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述的金 属箔片的金属可为钛、 镍、 不锈钢、 铌、 铝、 钽、 铜或合金。
    64、 如权利要求 62所述的一种燃料电池膜电极, 其特征在于, 所述的金属箔片的厚 度为 Ι μ πα至 100 y m。
    65、 如权利要求 34— 61任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 多孔导电薄片的开孔率占基体总面积的 10%至 90°/。。
    66、 如权利要求 62任一权利¾求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在 于, 金属箔片上开设通孔的形状可为圆形、 矩形、 多边形。
    67、 如权利要求 34— 61任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 其特征在于, 多孔导电薄片表面进行表面处理层和 /或陶瓷化处理, 以提高其防 腐性和导电性。
    68、 如权利要求 34— 61任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 其特征在于, 所述的催化层主要由含铂及铂合金的导电多孔材料组成, 铂或铂 合金可以附着在载体碳上, 催化层中含有造孔剂。
    69、 如权利要求 34— 61 任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 所述的催化层可为疏水性能催化层。
    70、 如权利要求 69所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述的疏 水性能的催化层, 由至少含有一种疏水性能聚合物作为粘结剂, 同时以铂或铂合金为催 化剂, 铂或铂合金附着在载体碳或导电粉末上, 形成的导电多孔材料构成。
    71、 如权利要求 34— 61任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 其特征在于, 所述的多孔导电薄片外侧的催化层可为疏水性能催化层, 内侧的 催化层为亲水性能的催化层。
    72、 如权利要求 34— 61任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 其特征在于, 所述的疏水性能的催化层, 由至少含有一种疏水性能聚合物作为 粘结剂, 同时以铂或铂合金为催化剂, 铂或铂合金附着在载体碳或导电粉末上, 形成的 导电多孔材料构成。
    73、 如权利要求 47— 61任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特 征在于, 所述电子导电的多孔材料由电子导电材料、 造孔组份与粘结剂混合而成。
    74、 如权利要求 73任一权利要求所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在 于, 所述的电子导电材料可以是碳粉、 金属粉以及具有高导电性的金属陶瓷粉。
    75、 如权利要求 73所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述的造 孔组份是一种松散结构的颗粒, 可以是碳粉、 碳纤维。
    76如权利要求 73 所述的一种燃料电池膜电极的制造方法, 其特征在于, 所述的粘 结剂是一种聚合物, 这种聚合物可以是部分或者全部氟化的碳聚合物, 以及具有疏水性 能的聚合物。
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