DE102020213448A1 - Elektromembran für Brennstoffzellen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Byoung Su Kim
Seung Jeong OH
Woong Pyo HONG
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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Elektrolytmembran für Brennstoffzellen mit verbesserter chemischer Beständigkeit und ein Verfahren zu deren Herstellung. Spezifisch umfasst das Verfahren das Vorbereiten einer Polymerfolie, das Abscheiden von Katalysatormetall auf einer Oberfläche oder gegenüberliegenden Oberflächen der Polymerfolie, um eine Verstärkungsschicht zu erhalten, und das Imprägnieren der Verstärkungsschicht mit einem Ionomer, um ein Elektrolytmembran zu erhalten.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Elektrolytmembran für Brennstoffzellen mit verbesserter chemischer Beständigkeit und ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Stand der Technik
  • In einer Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) dient eine Elektrolytmembran dazu, Wasserstoffionen zu leiten. Die Elektrolytmembran wird unter Verwendung eines Ionenaustauschmaterials hergestellt, um Wasserstoffionen zu transferieren. Das Ionenaustauschmaterial enthält Feuchtigkeit, um selektiv an einer Anode gebildete Wasserstoffionen zu einer Kathode zu bewegen.
  • Die Beständigkeit der Elektrolytmembran wird durch den Abbau der Elektrolytmembran aufgrund des Übertritts von Wasserstoff verringert. Aufgrund des Übertritts von Wasserstoff kommt der Wasserstoff an der Grenzfläche zwischen der Elektrolytmembran und der Kathode mit Sauerstoff in Berührung, wodurch Wasserstoffperoxid gebildet wird. Das Wasserstoffperoxid wird in ein Hydroxylradikal (·OH) und ein Hydroperoxylradikal (·OOH) gelöst, wodurch die Elektrolytmembran abgebaut wird.
  • In den letzten Jahren ist die Dicke der Elektrolytmembran verringert worden, um die Kosten zu reduzieren und den Ionenwiderstand der Elektrolytmembran zu verringern. Je dünner die Elektrolytmembran ist, desto größer ist die Übertrittsmenge von Wasserstoff. Als Ergebnis hat sich die Lebensdauer der Elektrolytmembran allmählich verringert.
  • Zur Lösung des vorstehenden Problems ist eine Technologie vorgeschlagen worden, worin eine geringe Menge an Katalysator zu einer Ionenaustauschschicht der Elektrolytmembran zugegeben wird, um die Bildung von Radikalen zu vermeiden. Wenn jedoch wie vorstehend beschrieben der Katalysator zu der Ionenaustauschschicht zugegeben wird, wird die Isolierung der Elektrolytmembran leicht gebrochen, und die Menge an Katalysator, die zugegeben wird, wird erhöht.
  • Die vorstehend in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information wird nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung angegeben, und daher kann sie Informationen enthalten, die keinen Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Offenbarung ist in einer Anstrengung gemacht worden, die vorstehenden, mit dem Stand der Technik zusammenhängenden Probleme zu lösen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Elektrolytmembran für Brennstoffzellen bereitzustellen, die in der Lage ist, den Übertritt von Wasserstoff und/oder Sauerstoff zu vermeiden, als auch ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrolytmembran für Brennstoffzellen bereitzustellen, die in der Lage ist, Sauerstoff effizienter als eine konventionelle Elektrolytmembran zu entfernen, die so konfiguriert ist, dass ein Katalysator zu einer Ionenaustauschschicht zugegeben ist, als auch ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Elektrolytmembran für Brennstoffzellen bereitzustellen, die in der Lage ist, in bemerkenswerter Weise die Beladungsmenge an Katalysatormetall zu verringern, während eine Funktion ausgeübt wird, die zu der Funktion einer konventionellen Elektrolytmembran, die so konfiguriert ist, dass ein Katalysator zu einer Ionenaustauschschicht zugegeben ist, äquivalent oder verbessert ist, als auch ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend Beschriebenen beschränkt. Die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung klar verständlich und könnten durch Mittel, die in den Ansprüchen definiert sind, als auch durch eine Kombination hiervon, implementiert werden.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytmembran für Brennstoffzellen bereit, wobei das Verfahren das Vorbereiten einer Polymerfolie, das Abscheiden von Katalysatormetall auf einer Oberfläche oder auf gegenüberliegenden Oberflächen der Polymerfolie, um eine Verstärkungsschicht zu erhalten, und das Imprägnieren der Verstärkungsschicht mit einem Ionomer, um eine Elektrolytmembran zu erhalten, umfasst.
  • Das Verfahren kann ferner das Trocknen der Elektrolytmembran umfassen.
  • Die Polymerfolie kann Polytetrafluorethylen (PTFE) umfassen.
  • Das Katalysatormetall kann eines umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platin (Pt), Gold (Au), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und einer Kombination hiervon.
  • Das Katalysatormetall kann eine Partikelform aufweisen, und der Partikeldurchmesser des Katalysatormetalls kann 1 nm bis 50 nm betragen.
  • Das Katalysatormetall kann auf der Polymerfolie durch Sputtern oder Atomschichtabscheidung (ALD) abgeschieden werden.
  • Die Polymerfolie kann bevor und/oder nachdem das Katalysatormetall abgeschieden wird bzw. worden ist gestreckt werden, um die Verstärkungsschicht zu erhalten.
  • Die Verstärkungsschicht kann eine poröse Membran sein, die eine Oberfläche und Poren umfasst, und das Katalysatormetall kann auf nur der Oberfläche der Verstärkungsschicht abgeschieden werden.
  • Die Beladungsmenge des Katalysatormetalls, das auf der Verstärkungsschicht abgeschieden wird, kann 0,001 mg/cm2 bis 0,1 mg/cm2 betragen.
  • Die Dicke der Verstärkungsschicht kann 5 µm bis 15 µm betragen, und die Porosität der Verstärkungsschicht kann 70 % bis 90 % betragen.
  • Die maximale Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht, basierend auf ASTM D882, kann 5 MPa bis 110 MPa betragen.
  • Das Imprägnieren der Verstärkungsschicht mit einem Ionomer um eine Elektrolytmembran zu erhalten kann das Auftragen eines Ionomers auf ein Ablösepapier, das Bereitstellen der Verstärkungsschicht auf dem Ionomer, um eine Oberfläche der Verstärkungsschicht mit dem Ionomer zu imprägnieren, und das Imprägnieren der anderen Oberfläche der Verstärkungsschicht mit dem Ionomer umfassen.
  • In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine Elektrolytmembran für Brennstoffzellen bereit, wobei die Elektrolytmembran eine mit einem Ionomer imprägnierte Verstärkungsschicht, wobei die Verstärkungsschicht Katalysatormetall abgeschieden auf einer Oberfläche oder auf gegenüberliegenden Oberflächen hiervon aufweist, und eine Ionenaustauschschicht, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen der Verstärkungsschicht gebildet ist, umfasst.
  • Das Katalysatormetall kann eines umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Platin (Pt), Gold (Au), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und Kombinationen hiervon.
  • Die Verstärkungsschicht kann porös expandiertes Polytetrafluorethylen (e-PTFE) umfassen, das uniaxial oder biaxial gestreckt ist.
  • Das Katalysatormetall kann eine Partikelform aufweisen, und der Partikeldurchmesser des Katalysatormetalls kann 1 nm bis 50 nm betragen.
  • Die Verstärkungsschicht kann eine poröse Membran sein, umfassend eine Oberfläche und Poren, und das Katalysatormetall kann auf nur der Oberfläche der Verstärkungsschicht abgeschieden sein.
  • Die Beladungsmenge des Katalysatormetalls, das auf der Verstärkungsschicht abgeschieden ist, kann 0,001 mg/cm2 bis 0,1 mg/cm2 betragen.
  • Die Dicke der Verstärkungsschicht kann 5 µm bis 15 µm betragen, und die Porosität der Verstärkungsschicht kann 70 % bis 90 % betragen.
  • Die maximale Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht, basierend auf ASTM D882, kann 5 MPa bis 110 MPa betragen.
  • Figurenliste
  • Die vorstehenden und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen hiervon, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, beschrieben werden, welche nachstehend nur zum Zecke der Veranschaulichung gegeben sind und somit die vorliegende Offenbarung nicht beschränken, und worin:
    • 1 ein Fließdiagramm ist, das ein offenbarungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytmembran für Brennstoffzellen zeigt;
    • 2A eine Aufsicht ist, die eine Polymerfolie mit hierauf abgeschiedenem Katalysatormetall zeigt;
    • 2B eine Aufsicht ist, die eine poröse Verstärkungsschicht zeigt, die hierauf abgeschiedenes Katalysatormetall aufweist, erhalten durch uniaxiales Strecken der Polymerfolie aus 2A;
    • 2C eine Aufsicht ist, die eine poröse Verstärkungsschicht zeigt, die hierauf abgeschiedenes Katalysatormetall aufweist, erhalten durch biaxiales Strecken der Polymerfolie aus 2A;
    • 3 eine Querschnittsansicht ist, die schematisch eine offenbarungsgemäße Verstärkungsschicht zeigt; und
    • 4 eine Querschnittsansicht ist, die schematisch eine offenbarungsgemäße Elektrolytmembran zeigt.
  • Man verstehe, dass die beiliegenden Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen, die für die Grundprinzipien der Offenbarung veranschaulichend sind, darstellen. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin offenbart ist, einschließlich z.B. spezifische Ausmaße, Orientierungen, Positionen und Formen, werden teilweise von der bestimmten beabsichtigten Anwendung und der Verwendungsumgebung bestimmt werden.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszahlen auf die gleichen oder äquivalente Teile der vorliegenden Offenbarung, in den mehreren Figuren der Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorstehend beschriebenen Aufgaben und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus den folgenden bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen klar verständlich. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen Formen ausgestaltet werden. Die Ausführungsformen werden nur vorgeschlagen, um ein gründliches und vollständiges Verständnis der offenbarten Inhalte zu offerieren und den Fachmann über das technische Konzept der vorliegenden Offenbarung ausreichend zu informieren.
  • In der Beschreibung der Figuren beziehen sich ähnliche Bezugszahlen auf ähnliche Elemente. In den Zeichnungen sind die Größen der Strukturen zum Zwecke der Klarheit übertrieben. Man verstehe, obwohl die Ausdrücke „erstes“, „zweites“, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu bezeichnen, dass die entsprechenden Elemente nicht so verstanden werden sollten, dass sie durch diese Ausdrücke beschränkt sind, die nur verwendet werden, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Z.B. kann innerhalb des von der vorliegenden Offenbarung bestimmten Umfangs ein erstes Element als ein zweites Element bezeichnet werden, und in ähnlicher Weise kann ein zweites Element als ein erstes Element bezeichnet werden. Die Singularformen sollen die Pluralformen auch mit einschließen, außer der Kontext zeigt dies klar anders an.
  • Man verstehe ferner, dass die Ausdrücke „umfassen“, „aufweisen“ und dergleichen, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Handlungen, Elemente, Komponenten oder Kombinationen hiervon spezifizieren, jedoch die Gegenwart oder Zugabe von ein oder mehr anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Handlungen, Elementen, Komponenten oder Kombinationen hiervon nicht ausschließen. Man verstehe auch, dass, wenn ein Element, wie z.B. eine Schicht, eine Folie, ein Bereich oder ein Substrat als „auf“ einem anderen Element bezeichnet wird, es direkt auf dem anderen Element vorliegen kann oder auch ein zwischengelagertes Element vorliegen kann. Man verstehe auch, dass, wenn ein Element, wie z.B. eine Schicht, eine Folie, ein Bereich oder ein Substrat als „unter“ einem anderen Element bezeichnet wird, es direkt unter dem anderen Element vorliegen kann oder auch ein zwischengelagertes Element vorliegen kann.
  • Außer wenn der Kontext dies klar anders anzeigt, sind alle in der Beschreibung verwendeten Zahlen, Werte und/oder Ausdrücke, die Inhaltsstoffe, Reaktionsbedingungen, Polymerzusammensetzungen und Mengen von Mischungen bezeichnen, Annäherungen, die verschiedene Messunsicherheiten reflektieren, die inhärent beim Erhalt dieser Werte neben anderen Dingen erhalten werden. Aus diesem Grund verstehe man, dass in allen Fällen der Ausdruck „etwa“ alle Zahlen, Werte und/oder Ausdrücke modifizieren soll. Wenn numerische Bereiche in der Beschreibung offenbart sind, sind diese Bereiche auch kontinuierlich und umfassen innerhalb des Bereichs alle Zahlen vom Minimum bis zum Maximum, einschließlich des Maximums, außer es ist anders angegeben. Wenn der Bereich sich auf eine ganze Zahl bezieht, umfasst er ferner alle ganzen Zahlen innerhalb des Bereichs vom Minimum bis zum Maximum, einschließlich des Maximums, , außer es ist anders angegeben.
  • 1 ist ein Fließdiagramm, das ein offenbarungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytmembran für Brennstoffzellen zeigt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, umfasst das Herstellungsverfahren einen Schritt S10 zum Vorbereiten einer Polymerfolie, einen Schritt S20 zum Abscheiden von Katalysatormetall auf einer Oberfläche oder auf gegenüberliegenden Oberflächen der Polymerfolie, um eine Verstärkungsschicht zu erhalten, und einen Schritt S30 zum Imprägnieren der Verstärkungsschicht mit einem Ionomer, um eine Elektrolytmembran zu erhalten. Das Herstellungsverfahren kann ferner einen Schritt zum Trocknen der Elektrolytmembran umfassen.
  • Die Polymerfolie kann Polytetrafluorethylen (PTFE) umfassen.
  • Die Form, Größe und Dicke der Polymerfolie sind nicht besonders beschränkt und können entsprechend dem Verwendungszweck hiervon geeignet eingestellt werden.
  • Anschließend wird im Schritt S20 Katalysatormetall auf einer Oberfläche oder auf gegenüberliegenden Oberflächen der Polymerfolie abgeschieden.
  • Das Katalysatormetall kann eines umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platin (Pt), Gold (Au), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und einer Kombination hiervon. Das Katalysatormetall bezeichnet das Katalysatormetall selbst, im Gegensatz zu Katalysatormetall, das in einen Träger dotiert ist, wie z.B. Kohlenstoff-Nanoröhrchen. In dem Fall, in dem das Katalysatormetall auf der Polymerfolie vorgesehen wird, nachdem der Träger mit dem Katalysatormetall dotiert worden ist, wird die Partikelgröße hiervon exzessiv erhöht, wodurch das Katalysatormetall ein Hindernis werden kann, das die Bewegungen von Ionen in der Elektrolytmembran behindert. In der vorliegenden Offenbarung wird daher das Katalysatormetall selbst auf der Polymerfolie vorgesehen, um das vorstehende Problem zu lösen. Spezifisch kann das Katalysatormetall eine Partikelform aufweisen, und der Partikeldurchmesser hiervon kann 1 nm bis 50 nm betragen.
  • Das Katalysatormetall kann auf einer Oberfläche oder auf gegenüberliegenden Oberflächen der Polymerfolie durch Sputtern oder Atomschichtabscheidung (ALD) abgeschieden werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Es können ohne Beschränkung andere Verfahren eingesetzt werden, solange es möglich ist, das Katalysatormetall auf der Polymerfolie in einer Partikelform vorzusehen.
  • 2A ist eine Aufsicht, die eine Polymerfolie 11 mit auf einer Oberfläche hiervon abgeschiedenem Katalysatormetall 13 zeigt. 2A zeigt den Fall, in dem das Katalysatormetall 13 auf nur einer Oberfläche der Polymerfolie 11 abgeschieden ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Das Katalysatormetall 13 kann auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen der Polymerfolie 11, wie dies erforderlich ist, abgeschieden werden.
  • Bevor und/oder nachdem das Katalysatormetall auf der Polymerfolie abgeschieden wird bzw. worden ist, kann die Polymerfolie gestreckt werden. 2B ist eine Aufsicht, die eine poröse Verstärkungsschicht 10 mit hierauf abgeschiedenem Katalysatormetall 13 zeigt, erhalten durch uniaxiales Strecken der Polymerfolie, nachdem das Katalysatormetall auf der Polymerfolie abgeschieden worden ist, und 2C ist eine Aufsicht, die eine poröse Verstärkungsschicht 10 mit hierauf abgeschiedenem Katalysatormetall 13 zeigt, erhalten durch biaxiales Strecken der Polymerfolie.
  • Es ist möglich, die poröse Verstärkungsschicht 10 durch uniaxiales oder biaxiales Strecken der Polymerfolie 11 zu erhalten, wie vorstehend beschrieben ist. Die Verstärkungsschicht 10 kann expandiertes Polytetrafluorethylen (e-PTFE) umfassen.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Verstärkungsschicht 10 zeigt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, umfasst die Verstärkungsschicht 10 eine Oberfläche 20 und Poren 30, gebildet durch Strecken. Das Katalysatormetall 13 ist auf nur der Oberfläche 20 abgeschieden. Wenn das Katalysatormetall 13 auch in den Poren 30 vorgesehen wird, kann die Beladungsmenge an Katalysatormetall unnötigerweise erhöht sein. Weil die Ionen sich in der Elektrolytmembran aufgrund eines Ionomers bewegen, mit dem die Poren später imprägniert werden, kann zusätzlich die Ionenleitfähigkeit verringert sein.
  • Die Beladungsmenge des Katalysatormetalls 13, das auf der Verstärkungsschicht 10 abgeschieden wird, kann 0,001 mg/cm2 bis 0,1 mg/cm2 betragen. In dieser Beschreibung wird die Beladungsmenge des Katalysatormetalls 13 nicht basierend auf der Polymerfolie 11, sondern basierend auf der Verstärkungsschicht 10, die durch Strecken der Polymerfolie 11 erhalten wird, berechnet.
  • Die Dicke, Porosität und maximale Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht 10 sind nicht besonders beschränkt und können entsprechend dessen Verwendungszweck geeignet eingestellt werden. Z.B. kann die Dicke der Verstärkungsschicht 10 5µm bis 15µm betragen, die Porosität der Verstärkungsschicht 10 kann 70 % bis 90 % betragen, und die maximale Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht 10, basierend auf ASTM D882, kann 5 MPa bis 110 MPa betragen.
  • Im Schritt S30 kann die Verstärkungsschicht mit einem Ionomer imprägniert werden, um eine Elektrolytmembran zu erhalten.
  • Es kann ein in der Technik, auf die sich die vorliegende Offenbarung bezieht, allgemein bekanntes Ionomer ohne Beschränkung als Ionomer verwendet werden. In einem Beispiel kann ein Perfluorsulfonsäure (PSFA)-Polymer, wie z.B. Nafion, verwendet werden.
  • Das Verfahren zum Imprägnieren mit dem Ionomer ist nicht besonders beschränkt. Es kann ein Verfahren durchgeführt werden, das einen Schritt zum Auftragen des Ionomers auf ein Ablösepapier, einen Schritt zum Bereitstellen der Verstärkungsschicht 10 auf dem aufgetragenen Ionomer, um eine Oberfläche der Verstärkungsschicht 10 mit dem Ionomer zu imprägnieren, und einen Schritt zum Imprägnieren der anderen Oberfläche der Verstärkungsschicht 10 mit dem Ionomer umfasst.
  • Anschließend kann die Elektrolytmembran, die durch Imprägnieren der Verstärkungsschicht 10 mit dem Ionomer erhalten wird, getrocknet und thermisch behandelt werden.
  • Die Trocknungs- und thermischen Behandlungsbedingungen der Elektrolytmembran sind nicht besonders beschränkt, und die Elektrolytmembran kann unter Bedingungen getrocknet und thermisch behandelt werden, die normalerweise in der Technik verwendet werden, zu der die vorliegende Offenbarung gehört. Das Trocknen kann z.B. bei 25°C bis 100°C und die thermische Behandlung bei 140°C bis 200°C durchgeführt werden.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Elektrolytmembran 1 zeigt, die unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens hergestellt wurde. Wie aus der Figur ersichtlich ist kann die Elektrolytmembran 1 eine mit einem Ionomer imprägnierte Verstärkungsschicht 10, wobei die Verstärkungsschicht 10 auf einer Oberfläche oder gegenüberliegenden Oberflächen hiervon abgeschiedenes Katalysatormetall 13 aufweist, und eine Ionenaustauschschicht 40, die auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen der Verstärkungsschicht 10 gebildet ist, umfassen.
  • Die Ionenaustauschschicht 40 ist eine Schicht, die durch das Ionomer gebildet wird, mit dem die Verstärkungsschicht 10 unter Verwendung des vorstehenden Herstellungsverfahrens imprägniert wird, und die Dicke hiervon ist nicht besonders beschränkt.
  • In der Elektrolytmembran 1 ist die poröse Verstärkungsschicht 10 mit dem Ionomer zwischen den Poren hiervon imprägniert. Wenn die Brennstoffzelle betrieben wird, kann Sauerstoff von der Kathode zu der Anode transmittiert werden, oder Wasserstoff kann sich von der Anode zur Kathode bewegen. In diesem Fall müssen die Gase durch die Poren der Verstärkungsschicht 10 hindurchgehen. In der vorliegenden Offenbarung wird das Katalysatormetall 13 zu der Oberfläche der Verstärkungsschicht 10 zugegeben, welche hier eher als die Ionenaustauschschicht 40 die Engstelle für die Gase ist, wodurch es möglich wird, die Bewegung der Gase effektiv zu vermeiden.
  • Wenn das Katalysatormetall 13 zu der Ionenaustauschschicht 40 zugegeben wird, wechselwirkt auch ein Sauerstoffelement des Ionomers, das in der Ionenaustauschschicht 40 enthalten ist, mit dem Katalysatormetall 13, wodurch die Aktivität des Katalysatormetalls 13 herabgesetzt werden kann. Weil andererseits die Verstärkungsschicht 10 durch eine Kohlenstoff(C)-Fluor(F)-Kombination aufgebaut wird, reagiert die Verstärkungsschicht 10 mit dem Katalysatormetall 13. Offenbarungsgemäß ist es daher möglich, Sauerstoff effizienter zu entfernen als in dem Fall, in dem das Katalysatormetall 13 zu der Ionenaustauschschicht 40 zugegeben wird.
  • Beispiel
  • Es wurde Platin (Pt) als Katalysatormetall auf Polytetrafluorethylen (PTFE) als Polymerfolie durch Sputtern abgeschieden. Die Polymerfolie mit hierauf abgeschiedenem Platin wurde biaxial gestreckt, um eine Verstärkungsschicht herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Beladungsmenge an Platin etwa 0,01 mg/cm2.
  • Es wurde eine vorbestimmte Menge an PFSAbasiertem Ionomer auf ein Ablösepapier aufgetragen, und die Verstärkungsschicht wurde auf dem aufgetragenen Ionomer vorgesehen, um eine Oberfläche der Verstärkungsschicht mit dem Ionomer zu imprägnieren. Das gleiche Ionomer wurde auf die andere Oberfläche der Verstärkungsschicht aufgetragen, um die andere Oberfläche der Verstärkungsschicht mit dem Ionomer zu imprägnieren.
  • Eine unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens erhaltene Elektrolytmembran wurde bei etwa 80°C getrocknet und dann bei etwa 160°C thermisch behandelt.
  • Vergleichsbeispiel
  • Es wurde eine Elektrolytmembran unter Verwendung der gleichen Materialien und des Verfahrens wie im Beispiel hergestellt, außer, dass Platin (Pt) als Katalysatormetall nicht abgeschieden wurde.
  • Experimentelles Beispiel
  • Es wurde ein Paar Elektroden auf jeder der Elektrolytmembranen des Beispiels und des Vergleichsbeispiels gebildet, um eine Membranelektrodeneinheit herzustellen, und die Leerlaufspannung (open-circuit voltage, OCV) jeder Membranelektrodeneinheit wurde gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
    Einordnung Leerlaufspannung OCV [V]
    Vergleichsbeispiel 0,990
    Beispiel 1,022
  • Hieraus ist ersichtlich, dass, wenn die Elektrolytmembran des Beispiels verwendet wurde, die Leerlaufspannung der Membranelektrodeneinheit um etwa 5 % oder mehr weiter verbessert ist.
  • Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist es offenbarungsgemäß möglich, effektiv ein Gas zu entfernen, das durch eine Elektrolytmembran transmittiert wird, wodurch es möglich wird, die Leerlaufspannung (open-circuit voltage, OCV) einer Brennstoffzelle zu erhöhen.
  • Offenbarungsgemäß ist es möglich, die Bildung von Radialen in der Elektrolytmembran zu inhibieren, wodurch es möglich ist, eine Brennstoffzelle zu erhalten, die verbesserte chemische Beständigkeit und verlängerte Lebensdauer aufweist.
  • Offenbarungsgemäß ist es möglich, die Beladungsmenge des Katalysatormetalls, das zu der Elektrolytmembran zugegeben wird, deutlich zu verringern, vergleichen zum Stand der Technik.
  • Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehenden Beschränkt. Man verstehe, dass die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung alle Wirkungen umfassen, die aus der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung abgeleitet werden können.
  • Die Offenbarung ist im Detail unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen hiervon beschrieben worden. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass an diesen Ausführungsformen Veränderungen durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien und der Idee der Offenbarung abzuweichen, deren Umfang in den anhängigen Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytmembran für Brennstoffzellen, wobei das Verfahren umfasst: Vorbereiten einer Polymerfolie; Abscheiden von Katalysatormetall auf einer Oberfläche oder auf gegenüberliegenden Oberflächen der Polymerfolie, um eine Verstärkungsschicht herzustellen; und Imprägnieren der Verstärkungsschicht mit einem Ionomer, um eine Elektrolytmembran zu erhalten.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend das Trocknen der Elektrolytmembran.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Polymerfolie Polytetrafluorethylen (PTFE) umfasst.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Katalysatormetall eines umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platin (Pt), Gold (Au), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und einer Kombination hiervon.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin: das Katalysatormetall eine Partikelform aufweist; und der Partikeldurchmesser des Katalysatormetalls 1 nm bis 50 nm beträgt.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Katalysatormetall auf der Polymerfolie durch Sputtern oder Atomschichtabscheidung (ALD) abgeschieden wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Polymerfolie gestreckt wird, bevor und nachdem das Katalysatormetall abgeschieden wird bzw. worden ist, um die Verstärkungsschicht herzustellen.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Polymerfolie gestreckt wird, bevor oder nachdem das Katalysatormetall abgeschieden wird bzw. worden ist, um die Verstärkungsschicht herzustellen.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin: die Verstärkungsschicht eine poröse Membran ist, die eine Oberfläche und Poren umfasst; und das Katalysatormetall nur auf der Oberfläche der Verstärkungsschicht abgeschieden wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Beladungsmenge des Katalysatormetalls, das auf der Verstärkungsschicht abgeschieden wird, 0,001 mg/cm2 bis 0,1 mg/cm2 beträgt.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Dicke der Verstärkungsschicht 5 µm bis 15 µm beträgt und die Porosität der Verstärkungsschicht 70 % bis 90 % beträgt.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die maximale Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht, basierend auf ASTM D882, 5 MPa bis 110 MPa beträgt.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Imprägnieren der Verstärkungsschicht mit einem Ionomer, um eine Elektrolytmembran zu erhalten, umfasst: Auftragen eines Ionomers auf Ablösepapier; Bereitstellen der Verstärkungsschicht auf dem Ionomer, um eine Oberfläche der Verstärkungsschicht mit dem Ionomer zu imprägnieren; und Imprägnieren der anderen Oberfläche der Verstärkungsschicht mit dem Ionomer.
  14. Elektrolytmembran für Brennstoffzellen, wobei die Elektrolytmembran umfasst: eine mit einem Ionomer imprägnierte Verstärkungsschicht, wobei die Verstärkungsschicht Katalysatormetall aufweist, das auf einer Oberfläche oder auf gegenüberliegenden Oberflächen hiervon abgeschieden ist; und eine Ionenaustauschschicht, gebildet auf jeder der gegenüberliegenden Oberflächen der Verstärkungsschicht.
  15. Elektrolytmembran gemäß Anspruch 13, worin die Verstärkungsschicht poröses expandiertes Polytetrafluorethylen (e-PTFE) umfasst, das uniaxial oder biaxial gestreckt ist.
  16. Elektrolytmembran gemäß Anspruch 13, worin: das Katalysatormetall eine Partikelform aufweist; und der Partikeldurchmesser des Katalysatormetalls 1 nm bis 50 nm beträgt.
  17. Elektrolytmembran gemäß Anspruch 13, worin: die Verstärkungsschicht eine poröse Membran ist, die eine Oberfläche und Poren umfasst; und das Katalysatormetall auf nur der Oberfläche der Verstärkungsschicht abgeschieden ist.
  18. Elektrolytmembran gemäß Anspruch 13, worin die Beladungsmenge des Katalysatormetalls, das auf der Verstärkungsschicht abgeschieden ist, 0,001 mg/cm2 bis 0,1 mg/cm2 beträgt.
  19. Elektrolytmembran gemäß Anspruch 13, worin: die Dicke der Verstärkungsschicht 5µm bis 15µm beträgt; und die Porosität der Verstärkungsschicht 70 % bis 90 % beträgt.
  20. Elektrolytmembran gemäß Anspruch 13, worin die maximale Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht, basierend auf ASTM D882, 5 MPa bis 110 MPa beträgt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US5800938A (en) 1992-09-22 1998-09-01 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Sandwich-type solid polymer electrolyte fuel cell
JP3271801B2 (ja) 1992-09-22 2002-04-08 田中貴金属工業株式会社 高分子固体電解質型燃料電池、該燃料電池の加湿方法、及び製造方法
US5342494A (en) 1993-03-05 1994-08-30 United Technologies Corporation High purity hydrogen and oxygen production and apparatus therefor
US8652705B2 (en) 2005-09-26 2014-02-18 W.L. Gore & Associates, Inc. Solid polymer electrolyte and process for making same
KR101877753B1 (ko) 2016-04-05 2018-07-13 (주)상아프론테크 연료전지용 복합 전해질막, 이를 포함하는 막-전극 접합체, 이를 포함하는 연료전지, 및 이들의 제조방법

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