RU2332752C1 - Способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода - Google Patents
Способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332752C1 RU2332752C1 RU2007112019/09A RU2007112019A RU2332752C1 RU 2332752 C1 RU2332752 C1 RU 2332752C1 RU 2007112019/09 A RU2007112019/09 A RU 2007112019/09A RU 2007112019 A RU2007112019 A RU 2007112019A RU 2332752 C1 RU2332752 C1 RU 2332752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- catalyst
- platinum
- diffusion electrode
- suspension
- Prior art date
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
- Inert Electrodes (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам изготовления каталитически активного слоя (КАС) газодиффузионного электрода для топливных элементов (ТЭ). Способ изготовления КАС газодиффузионного электрода включает получение платинового катализатора на углеродном носителе, приготовление суспензии катализатора, нанесение суспензии на подложку газодиффузионного электрода и последующую сушку, при этом платиновый катализатор на углеродном носителе получают путем обработки графита азотной кислотой с получением нитрата графита, который затем обрабатывают гексахлорплатиновой кислотой, а полученное соединение внедрения платины в графит подвергают восстановлению в токе водорода при температуре 150÷300°С с получением пенографита с нанокластерами платины, и готовят суспензию катализатора путем пропитки пенографита с нанокластерами платины водно-спиртовым раствором при ультразвуковом диспергировании. При ультразвуковом диспергировании могут одновременно накладывать колебания частотой 100÷150 МГц при мощности 3 Вт и частотой 20÷40 МГц при мощности 1 кВт. В суспензию катализатора могут добавлять дисперсию политетрафторэтилена и протонпроводящего полимера. Техническим результатом изобретения является повышение каталитической активности КАС газодиффузионного электрода для топливных элементов. 2 з.п. ф-лы.
Description
Область техники
Изобретение относится к способам изготовления каталитически активного слоя (КАС) газодиффузионного электрода для топливных элементов (ТЭ).
Предшествующий уровень техники
Известен способ изготовления КАС газодиффузионного электрода (ГДЭ), включающий получение катализатора путем восстановления соли платины на углеродном носителе, нанесение дисперсии катализатора на подложку газодиффузионного электрода и последующую сушку (заявка Кореи № 20010067113, кл. Н01М 4/96, 2001). Недостатком указанного способа является низкая активность КАС.
Из известных способов изготовления КАС газодиффузионного электрода наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ изготовления КАС, включающий получение платинового катализатора на углеродном носителе с наночастицами, приготовление суспензии катализатора и нанесение суспензии на подложку ГДЭ из углеродной бумаги (заявка США № 2006172179, кл. Н01М 4/96, 2006).
Сущность изобретения
Задачей изобретения является повышение каталитической активности КАС газодиффузионного электрода для ТЭ.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления электрода, при котором платиновый катализатор на углеродном носителе получают путем обработки графита азотной кислотой с получением нитрата графита, полученный нитрат графита обрабатывают гексахлорплатиновой кислотой, полученное при этом соединение внедрения платины в графит подвергают восстановлению в токе водорода при температуре 150÷300°С с получением пенографита с нанокластерами платины, суспензию катализатора готовят путем пропитки пенографита с нанокластерами платины водно-спиртовым раствором. Перечень указанных технологических операций получения катализатора на углеродном носителе позволяет увеличить поверхность носителя, открыть каталитически активные частицы и, следовательно, повысить каталитическую активность КАС ГДЭ.
Целесообразно, чтобы суспензию катализатора подвергали ультразвуковому диспергированию. Это позволяет создать суспензию с более равномерным распределением катализатора, а следовательно, и КАС с однородной активностью по поверхности ГДЭ.
Целесообразно, чтобы при ультразвуковом диспергировании одновременно накладывали колебания частотой 100÷150 МГц при мощности 3 Вт и частотой 20÷40 МГц при мощности 1 кВт. Наложение колебаний при диспергировании также способствуют более равномерному распределению катализатора в суспензии и в КАС ГДЭ.
Целесообразно, чтобы в суспензию катализатора добавляли дисперсию политетрафторэтилена и протонпроводящего полимера. Это позволяет повысить прочность и проводимость КАС ГДЭ.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется примером практической реализации способа изготовления заявленного КАС ГДЭ.
Пример реализации.
Платиновый катализатор на углеродном носителе, полученный описанным выше методом, диспергировали в 50% вводно-спиртовом растворе с добавкой 5% смеси 1:1 политетрафторэтилена и протонпроводящего полимера ультразвуком при одновременном наложении колебания частотой 110 МГц при мощности 3 Вт и частотой 25 МГц при мощности 1 кВт до получения однородной дисперсии. Полученную дисперсию катализатора аэрографом наносили на пористую углеродную подложку ГДЭ. Подложку с каталитическим слоем подвергали сушке при температуре 80°С. Полученный электрод испытывали в составе ячейки водородно-кислородного ТЭ с полимерным электролитом при температуре 65°С. Установлено, что полученный электрод обладает высокими электрическими характеристиками, стабильными во времени.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный способ изготовления КАС ГДЭ может быть реализован с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствуют критерию «промышленная применимость».
Claims (3)
1. Способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода, включающий получение платинового катализатора на углеродном носителе, приготовление суспензии катализатора, нанесение суспензии на подложку газодиффузионного электрода и последующую сушку, отличающийся тем, что платиновый катализатор на углеродном носителе получают путем обработки графита азотной кислотой с получением нитрата графита, полученный нитрат графита обрабатывают гексахлорплатиновой кислотой, полученное при этом соединение внедрения платины в графит подвергают восстановлению в токе водорода при температуре 150÷300°С с получением пенографита с нанокластерами платины, суспензию катализатора готовят путем пропитки пенографита с нанокластерами платины водно-спиртовым раствором и подвергают ультразвуковому диспергированию.
2. Способ изготовления каталитически активного слоя по п.1, отличающийся тем, что при ультразвуковом диспергировании одновременно накладывают колебания частотой 100÷150 МГц при мощности 3 Вт и частотой 20÷40 МГц при мощности 1 кВт.
3. Способ изготовления каталитически активного слоя по п.1, отличающийся тем, что в суспензию катализатора добавляют дисперсию политетрафторэтилена и протонопроводящего полимера.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112019/09A RU2332752C1 (ru) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112019/09A RU2332752C1 (ru) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2332752C1 true RU2332752C1 (ru) | 2008-08-27 |
Family
ID=46274655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007112019/09A RU2332752C1 (ru) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332752C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478409C1 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-04-10 | Олег Савельевич Кочетов | Способ модульного пожаротушения |
RU2559833C2 (ru) * | 2010-06-29 | 2015-08-10 | Вито Нв | Газодиффузионный электрод, способ его изготовления, мембранно-электродный блок, содержащий газодиффузионный электрод, и способ изготовления мембранно-электродного блока, содержащего газодиффузионный электрод |
RU2783750C1 (ru) * | 2022-03-11 | 2022-11-16 | ЮГ Инвестмент Лтд. | Способ изготовления каталитического материала для топливного элемента |
-
2007
- 2007-04-03 RU RU2007112019/09A patent/RU2332752C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559833C2 (ru) * | 2010-06-29 | 2015-08-10 | Вито Нв | Газодиффузионный электрод, способ его изготовления, мембранно-электродный блок, содержащий газодиффузионный электрод, и способ изготовления мембранно-электродного блока, содержащего газодиффузионный электрод |
RU2559833C9 (ru) * | 2010-06-29 | 2016-01-20 | Вито Нв | Газодиффузионный электрод, способ его изготовления, мембранно-электродный блок, содержащий газодиффузионный электрод, и способ изготовления мембранно-электродного блока, содержащего газодиффузионный электрод |
RU2478409C1 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-04-10 | Олег Савельевич Кочетов | Способ модульного пожаротушения |
RU2783750C1 (ru) * | 2022-03-11 | 2022-11-16 | ЮГ Инвестмент Лтд. | Способ изготовления каталитического материала для топливного элемента |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | High-surface-area CoTMPP/C synthesized by ultrasonic spray pyrolysis for PEM fuel cell electrocatalysts | |
Song et al. | Pulse-microwave assisted polyol synthesis of highly dispersed high loading Pt/C electrocatalyst for oxygen reduction reaction | |
JP5374273B2 (ja) | 燃料電池用電極触媒スラリーの製造方法ならびに固体高分子型燃料電池用の電極および膜・電極接合体 | |
Chi et al. | Enhancing membrane electrode assembly performance by improving the porous structure and hydrophobicity of the cathode catalyst layer | |
Su et al. | Development of Au promoted Pd/C electrocatalysts for methanol, ethanol and isopropanol oxidation in alkaline medium | |
Wang et al. | Effect of carbon black additive in Pt black cathode catalyst layer on direct methanol fuel cell performance | |
JP2007335338A (ja) | 燃料電池用電極触媒の製造方法、燃料電池用電極触媒、及びこれを備えた固体高分子型燃料電池 | |
US20070135299A1 (en) | Method for preparation of highly dispersed supported platinum catalyst | |
Gharibi et al. | Optimization of the amount of Nafion in multi-walled carbon nanotube/Nafion composites as Pt supports in gas diffusion electrodes for proton exchange membrane fuel cells | |
Ponomarev et al. | Design of electrodes based on a carbon nanofiber nonwoven material for the membrane electrode assembly of a polybenzimidazole-membrane fuel cell. | |
CN102983339A (zh) | 一种铂-钴/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法 | |
Arunchander et al. | Dendrimer confined Pt nanoparticles: electro-catalytic activity towards the oxygen reduction reaction and its application in polymer electrolyte membrane fuel cells | |
Daş et al. | PEDOT/C composites used as a proton exchange membrane fuel cell catalyst support: role of carbon amount | |
JP2011159517A (ja) | 燃料電池触媒層の製造方法 | |
Chabi et al. | Electrocatalysis of oxygen reduction reaction on Nafion/platinum/gas diffusion layer electrode for PEM fuel cell | |
JPH10223233A (ja) | 燃料電池用電極および電極電解質膜接合体 | |
RU2332752C1 (ru) | Способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода | |
Pethaiah et al. | Preparation of durable nanocatalyzed MEA for PEM fuel cell applications | |
Güvenatam et al. | Hollow core mesoporous shell carbon supported Pt electrocatalysts with high Pt loading for PEMFCs | |
Park et al. | The effect of vapor-grown carbon fiber as an additive to the catalyst layer on the performance of a direct methanol fuel cell | |
Kim et al. | Effects of heat treatment time on electrochemical properties and electrode structure of polytetrafluoroethylene-bonded membrane electrode assemblies for polybenzimidazole-based high-temperature proton exchange membrane fuel cells | |
Gharibi et al. | Fabrication of MEA based on sulfonic acid functionalized carbon supported platinum nanoparticles for oxygen reduction reaction in PEMFCs | |
Yang et al. | Effect of functionalization for carbon molecular sieve (CMS) synthesized using zeolite template on the incorporation of Pt nanoparticle and performance of the electrodes in PEMFC | |
US8124297B2 (en) | Solid polymer fuel cell and method for producing MEA used for solid polymer fuel cell | |
CN109167091A (zh) | 一种以碳管膜为载体制备膜电极的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120712 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140404 |