提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件及其制備方法，該膜電極組件包含雙效膜電極和氣體擴(kuò)散層；雙效膜電極包含全氟磺酸質(zhì)子交換膜以及涂布在該膜兩側(cè)的包含Pt/C和Nafion的氫氣側(cè)催化層和包含Pt黑、二氧化依、聚四氟乙烯和Nafion的氧氣側(cè)催化層；氣體擴(kuò)散層包含以碳材料為基底，添加疏水性聚合物的氫氣側(cè)擴(kuò)散層，和以鈦材料為基底，添加疏水性聚合物、二氧化依和導(dǎo)電劑的氧氣側(cè)擴(kuò)散層；該膜電極組件按照氫氣側(cè)擴(kuò)散層、雙效膜電極、氧氣側(cè)擴(kuò)散層的順序組裝而成。本發(fā)明還公開了該膜電極組件的制備方法。本發(fā)明提供的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件及其制備方法，提升了電極的耐腐蝕性，從而提高了一體式再生燃料電池的循環(huán)性。
【專利說明】提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的膜電極及其制備方法，具體地，涉及一種提高一體式再生燃料電池循環(huán)性能的雙效膜電極組件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可再生燃料電池(Regenerative Fuel Cell, RFC),具有很高的比能量，可達(dá)400?1000Wh/kg，是目前最輕的高能二次電池比能量的幾倍，而且使用中無自放電，也不受放電深度及電池容量的限制。RFC非常適合低重量、長耗時的用電需要，尤其在對于重量要求極為嚴(yán)格的空間電源領(lǐng)域，應(yīng)用前景極為廣闊。目前可再生燃料電池主要被開發(fā)和應(yīng)用于高空長航時太陽能飛行器、太空船的混合能量存儲推進(jìn)系統(tǒng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)不依賴電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)峰的電源系統(tǒng)以及便攜式能量。
[0003]可再生燃料電池包含燃料電池(Fuel Cell, FC)和水電解(Water Electrolysis,WE)兩大功能。根據(jù)功能部件組合方式,可分為分體式再生燃料電池和一體式再生燃料電池。一體式再生燃料電池(Unitized Regenerative Fuel Cell,URFC)中同一組件既可以實現(xiàn)燃料電池(Fuel Cell,FC)功能又可以實現(xiàn)水電解(Water Electrolysis,WE)功能,不僅可以降低再生燃料電池(RFC)成本，而且最大限度地降低了 RFC的體積和重量，提高了比功率和比能量，是再生燃料電池中最先進(jìn)的一種技術(shù)。
[0004]目前分體式再生燃料電池已實現(xiàn)實用化，但通常體系比較復(fù)雜，而且價格昂貴，主要原因是它們采用了兩個獨立的裝置，即燃料電池和水電解池，不僅增加了 RFC的成本和系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且降低了 RFC的體積和重量比功率和比能量。從長遠(yuǎn)來看，隨著儲能系統(tǒng)向大功率、小型化發(fā)展，尤其是空間飛行器對空間電源的運行時間以及體積和重量的要求越來越高，開發(fā)一體式可再生燃料電池(URFC)，實現(xiàn)更高比能量和比功率是RFC系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。
[0005]關(guān)于URFC的研究始于20世紀(jì)60年代，美國在RFC研究領(lǐng)域內(nèi)一直處于領(lǐng)先地位，通用電氣公司在70年代就取得了較大突破；而在能源部和國家航空航天局等機構(gòu)的資助下，美國的勞倫斯.利弗摩爾(Lawrence Livermore)國家實驗室在90年代成功開發(fā)出50W的URFC系統(tǒng)，循環(huán)次數(shù)超過2000次，且能量衰減低于10% ;在1998年，美國質(zhì)子能系統(tǒng)公司(Proton Energy System Inc.)在國家航空航天局的資助下,開發(fā)出一個5kW的URFC系統(tǒng)。法國、俄羅斯等歐洲國家也有一定規(guī)模的研究，并在歐盟框架內(nèi)開展了不少關(guān)于URFC的合作研究，2008年成功研制出0.5kff的URFC電堆，在0.5A.cnT2的電流密度下，F(xiàn)C和WE模式分別達(dá)到37%和85%的效率；另外以國家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所(AIST)為代表的許多日本研究機構(gòu)也一直在開展URFC方面的研究。
[0006]URFC的技術(shù)難度主要在于雙效膜電極的循環(huán)性能差，主要是因為在水電解模式工作時，新生態(tài)氧對膜電極組件產(chǎn)生很大的腐蝕，進(jìn)而影響膜電極組件的使用壽命，特別是FC和WE多次循環(huán)反應(yīng)后，氧氣側(cè)氣體擴(kuò)散層的腐蝕問題，嚴(yán)重影響了一體式再生燃料電池的循環(huán)性能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于提高一體式再生燃料電池循環(huán)性能的雙效膜電極組件及其制備方法，克服雙效膜電極的循環(huán)性能差的缺點，提升電極的耐腐蝕性從而提高一體式再生燃料電池的循環(huán)性，并通過優(yōu)化耐腐蝕性導(dǎo)電劑和疏水性聚合物的配比，提升雙效電極在燃料電池和水電解兩種不同工作模式下的電性能，為制備具有穩(wěn)定循環(huán)性能的高效一體式再生燃料電池提供前提。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其中，該膜電極組件包含雙效膜電極和氣體擴(kuò)散層；所述雙效膜電極包含全氟磺酸質(zhì)子交換膜和涂布在該膜兩側(cè)的氫氣側(cè)催化層和氧氣側(cè)催化層；所述的氫氣側(cè)催化層包含Pt/C (鉬炭)和Nafion (全氟磺酸樹脂)，所述的氧氣側(cè)催化層包含Pt黑(鉬黑)、二氧化依、聚四氟乙烯和Nafion ;所述氣體擴(kuò)散層包含氫氣側(cè)擴(kuò)散層和氧氣側(cè)擴(kuò)散層，所述氫氣側(cè)擴(kuò)散層采用碳材料為基底，添加疏水性聚合物而成；所述氧氣側(cè)擴(kuò)散層采用鈦材料為基底，添加疏水性聚合物、二氧化依和導(dǎo)電劑而成；所述膜電極組件按照氫氣側(cè)擴(kuò)散層、雙效膜電極、氧氣側(cè)擴(kuò)散層的組合順序組裝而成。
[0009]上述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其中，所述的氫氣側(cè)擴(kuò)散層，其基底采用的碳材料為碳紙或碳布，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯進(jìn)行疏水處理。
[0010]上述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其中，所述的氧氣側(cè)擴(kuò)散層，其基底采用的鈦材料為單層或多層燒結(jié)鈦網(wǎng)，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯進(jìn)行疏水處理，再添加二氧化依和導(dǎo)電劑。
[0011]上述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其中，所述的氧氣側(cè)擴(kuò)散層，其導(dǎo)電劑為納米級鈦粉或者納米級亞氧化鈦。
[0012]上述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其中，所述的鈦網(wǎng)，采用絲網(wǎng)編織或者薄片沖孔的方法制備，網(wǎng)孔的孔徑為50?500微米，鈦網(wǎng)的厚度為0.1?I毫米。
[0013]本發(fā)明還提供了一種上述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件的制備方法，其中，所述的方法包含:步驟I，制備雙效膜電極:先將Pt/c和Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氫氣側(cè)催化層漿料；再將Pt黑和聚四氟乙烯乳液預(yù)先混合經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后再和二氧化依、Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氧氣側(cè)催化層衆(zhòng)料；最后將全氟磺酸質(zhì)子交換膜平鋪于具有加熱功能的真空吸盤上，采用超聲波噴頭將氫氣和氧氣側(cè)催化層漿料分別涂布于膜的兩側(cè)；步驟2，制備氧氣側(cè)擴(kuò)散層:先將單層或多層燒結(jié)鈦網(wǎng)浸潰到聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯乳液中，浸潰2?3h后取出烘干，然后放入高溫爐中，在氮氣氛圍中，280-350°C熱處理0.5?Ih ;再將二氧化依和納米級鈦粉或亞氧化鈦與乙醇水溶液混合均勻，涂布到經(jīng)過疏水處理的鈦網(wǎng)上，形成氧氣側(cè)擴(kuò)散層；步驟3，制備氫氣側(cè)擴(kuò)散層:將碳粉和聚四氟乙烯或者聚全氟乙丙烯乳液進(jìn)行調(diào)和，制備氫氣側(cè)擴(kuò)散層漿料，然后，將該擴(kuò)散層漿料噴涂到經(jīng)過疏水處理的碳紙上，先在120-130°C燒結(jié)15-30min，然后在280_350°C燒結(jié)15-30min，并進(jìn)行滾壓整平，形成氫氣側(cè)擴(kuò)散層；步驟4，將氫氣側(cè)擴(kuò)散層放置在雙效膜電極上側(cè)，通過壓機熱壓處理，壓機的壓力為l_6MPa，熱壓溫度為80-160°C，持續(xù)時間60-150S，打開壓機，自然冷卻后取出，再通過限位框和定位孔將熱壓后的膜電極組件半成品和氧氣側(cè)擴(kuò)散層采用冷裝配工序組裝在一體式再生燃料電池雙極板之間。[0014]本發(fā)明提供的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件及其制備方法具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明的一體式再生燃料電池雙效膜電極組件，采用新型CCM (Catalyst Coat onMembrane,催化劑涂層膜)工藝制備膜電極,將催化層衆(zhòng)料通過超聲波噴頭直接噴涂到質(zhì)子交換膜的兩側(cè)，實現(xiàn)催化層和質(zhì)子交換膜一體化，提高活性物質(zhì)反應(yīng)界面在循環(huán)過程中的穩(wěn)定性；再者直接噴涂技術(shù)相比轉(zhuǎn)印技術(shù)制備的CCM工藝電極，進(jìn)一步提高了催化層分布的均勻性，保證了電流密度的均一性。
[0015]本發(fā)明的一體式再生燃料電池雙效膜電極組件，采用單層或者多層燒結(jié)鈦網(wǎng)作為氧氣側(cè)擴(kuò)散層基體，在實現(xiàn)傳統(tǒng)碳材質(zhì)基體所具備的介質(zhì)擴(kuò)散分布、電子傳導(dǎo)、排水等功能的同時避免了新生態(tài)氧對傳統(tǒng)氧氣側(cè)擴(kuò)散層基體材料的快速腐蝕，提高了一體式再生燃料電池的循環(huán)穩(wěn)定性；再者采用鈦網(wǎng)作為氧氣側(cè)擴(kuò)散層基體材料，相比光刻腐蝕金屬板、多孔燒結(jié)金屬片等，具有孔隙率高、制備方法簡單等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明中采用的氧氣側(cè)擴(kuò)散層在200倍顯微鏡下的局部放大圖。
[0017]圖2是本發(fā)明中采用的多層燒結(jié)鈦網(wǎng)在200倍顯微鏡下的局部放大圖。
[0018]圖3是本發(fā)明URFC的FC和WE模式極化特性曲線圖。
[0019]圖4是本發(fā)明URFC的循環(huán)性能曲線圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步地說明。
[0021]本發(fā)明提供的提高一體式再生燃料電池循環(huán)性能的膜電極組件，包含雙效膜電極和氣體擴(kuò)散層。
[0022]雙效膜電極包含全氟磺酸質(zhì)子交換膜和涂布在該膜兩側(cè)的氫氣側(cè)催化層和氧氣側(cè)催化層。
[0023]氫氣側(cè)催化層包含Pt/C和Nafion，氧氣側(cè)催化層包含Pt黑、二氧化依、聚四氟乙烯和 Nafion。
[0024]氣體擴(kuò)散層包含氫氣側(cè)擴(kuò)散層和氧氣側(cè)擴(kuò)散層，氫氣側(cè)擴(kuò)散層采用碳材料為基底，添加疏水性聚合物而成；該氫氣側(cè)擴(kuò)散層基底采用的碳材料為碳紙或碳布，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯進(jìn)行疏水處理。氧氣側(cè)擴(kuò)散層采用鈦材料為基底，添加疏水性聚合物、二氧化依和導(dǎo)電劑而成。該氧氣側(cè)擴(kuò)散層基底采用的鈦材料為單層或多層燒結(jié)鈦網(wǎng)，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯進(jìn)行疏水處理，再添加二氧化依和導(dǎo)電劑。氧氣側(cè)擴(kuò)散層導(dǎo)電劑為納米級鈦粉或者納米級亞氧化鈦。鈦網(wǎng)采用絲網(wǎng)編織或者薄片沖孔的方法制備，網(wǎng)孔的孔徑為50?500微米，鈦網(wǎng)的厚度為0.1?I毫米。參見圖1和圖2所示。
[0025]膜電極組件按照氫氣側(cè)擴(kuò)散層、雙效膜電極、氧氣側(cè)擴(kuò)散層的組合順序組裝而成。
[0026]本發(fā)明還提供了一種上述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件的制備方法，包含:步驟1，制備雙效膜電極:先將Pt/c和Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氫氣側(cè)催化層漿料；再將Pt黑和聚四氟乙烯乳液預(yù)先混合經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后再和二氧化依、Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氧氣側(cè)催化層衆(zhòng)料；最后將全氟磺酸質(zhì)子交換膜平鋪于具有加熱功能的真空吸盤上，采用超聲波噴頭將氫氣和氧氣側(cè)催化層漿料分別涂布于膜的兩側(cè)；步驟2，制備氧氣側(cè)擴(kuò)散層:先將單層或多層燒結(jié)鈦網(wǎng)浸潰到聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯乳液中，浸潰2?3h后取出烘干，然后放入高溫爐中，在氮氣氛圍中，280-350°C熱處理0.5?Ih ;再將二氧化依和納米級鈦粉或亞氧化鈦與乙醇水溶液混合均勻，涂布到經(jīng)過疏水處理的鈦網(wǎng)上，形成氧氣側(cè)擴(kuò)散層；步驟3，制備氫氣側(cè)擴(kuò)散層:將碳粉和聚四氟乙烯或者聚全氟乙丙烯乳液進(jìn)行調(diào)和，制備氫氣側(cè)擴(kuò)散層漿料，然后，將該擴(kuò)散層漿料噴涂到經(jīng)過疏水處理的碳紙上，先在120-130°C燒結(jié)15-30min，然后在280-350°C燒結(jié)15_30min，并進(jìn)行滾壓整平，形成氫氣側(cè)擴(kuò)散層；步驟4，將氫氣側(cè)擴(kuò)散層放置在雙效膜電極上側(cè)，通過壓機熱壓處理，壓機的壓力為l_6MPa，熱壓溫度為80-160°C，持續(xù)時間60_150s，打開壓機，自然冷卻后取出，再通過限位框和定位孔將熱壓后的膜電極組件半成品和氧氣側(cè)擴(kuò)散層采用冷裝配工序組裝在一體式再生燃料電池雙極板之間。
[0027]實施例1
將Pt/C和Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氫氣側(cè)催化層漿料；將Pt黑和聚四氟乙烯乳液預(yù)先混合經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后再和二氧化依、Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氧氣側(cè)催化層漿料，然后將全氟磺酸質(zhì)子交換膜平鋪于具有加熱功能的真空吸盤上，采用超聲波噴頭將氫氣和氧氣側(cè)催化層漿料分別涂布在膜的兩側(cè)。
[0028]氧氣側(cè)擴(kuò)散層的制備是將單層鈦網(wǎng)浸潰到聚四氟乙烯乳液中，浸潰2?3h后取出烘干，然后放入高溫爐中，在氮氣氛圍中，280-350°C熱處理0.5?Ih ;然后將二氧化依和納米級亞氧化鈦與乙醇水溶液混合均勻，涂布到經(jīng)過疏水處理的鈦網(wǎng)上，形成氧氣側(cè)擴(kuò)散層。
[0029]氫氣側(cè)擴(kuò)散層的制備是將碳粉和聚四氟乙烯乳液進(jìn)行調(diào)和，制備氫氣側(cè)擴(kuò)散層漿料，然后，將該擴(kuò)散層漿料噴涂到經(jīng)過疏水處理的碳紙上，先在120-130°C燒結(jié)15-30min，然后在280-350°C燒結(jié)15-30min，并進(jìn)行滾壓整平，形成氫氣側(cè)擴(kuò)散層。
[0030]最后將氫氣側(cè)擴(kuò)散層放置在雙效膜電極上側(cè)，通過壓機熱壓處理，壓機的壓力為l-6MPa，熱壓溫度為80-160°C，持續(xù)時間60_150s，打開壓機，自然冷卻后取出，再通過限位框和定位孔將熱壓后的膜電極組件半成品和氧氣側(cè)擴(kuò)散層(處理后的單層或者多層燒結(jié)鈦網(wǎng))采用冷裝配工序組裝在一體式再生燃料電池雙極板之間。
[0031]實施例2
雙效膜電極的制備過程如實施例1所述。
[0032]氧氣側(cè)擴(kuò)散層的制備過程類同實施例1所述，所不同的是基體材料采用多層燒結(jié)鈦網(wǎng)，導(dǎo)電劑采用納米級鈦粉。
[0033]氫氣側(cè)擴(kuò)散層的制備過程以及膜電極組件的成型過程如實施例1所述。
[0034]實施例3
將實施例1或?qū)嵤├?中的膜電極組件裝配在一體式再生燃料電池中，進(jìn)行極化特性曲線和循環(huán)性能曲線測試，如圖3和圖4所示。
[0035]極化特性曲線測試條件為:燃料電池模式:氫氧進(jìn)氣表壓0.2MPa ;氫氧增濕溫度800C，電池溫度65?70°C;水電解模式:水入口表壓0.1MPa,電池溫度65?70°C。結(jié)果如圖3所示。一體式再生燃料電池在燃料電池模式工作時，電流密度600mA.cm_2條件下，工作電壓0.723V ;水電解模式工作時，電流密度IOOOmA.cm_2條件下，工作電壓1.706V。
[0036]循環(huán)性能測試則是在600mA.cm—2條件下FC/WE模式各Ih的反復(fù)切換，累計循環(huán)20h。結(jié)果如圖4所示。經(jīng)過10次循環(huán)性能測試，URFC性能基本保持不變，F(xiàn)C性能下降
1.42%, WE 性能下降 0.34%ο
[0037]本發(fā)明提供的提高一體式再生燃料電池循環(huán)性能的膜電極組件及其制備方法，除采用新型CCM (Catalyst Coat on Membrane,催化劑涂層膜)工藝制備膜電極,實現(xiàn)催化層和質(zhì)子交換膜一體化，提高活性物質(zhì)反應(yīng)界面在循環(huán)過程中的穩(wěn)定性外；更重要的是采用單層或者多層燒結(jié)鈦網(wǎng)作為氧氣側(cè)擴(kuò)散層基體，在實現(xiàn)傳統(tǒng)碳材質(zhì)基體所具備的介質(zhì)擴(kuò)散分布、電子傳導(dǎo)、排水等功能的同時避免了新生態(tài)氧對傳統(tǒng)氧氣側(cè)擴(kuò)散層基體材料的快速腐蝕，提高了 一體式再生燃料電池的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0038]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其特征在于，該膜電極組件包含雙效膜電極和氣體擴(kuò)散層； 所述雙效膜電極包含全氟磺酸質(zhì)子交換膜和涂布在該膜兩側(cè)的氫氣側(cè)催化層和氧氣側(cè)催化層；所述的氫氣側(cè)催化層包含Pt/c和Nafion，所述的氧氣側(cè)催化層包含Pt黑、二氧化依、聚四氟乙烯和Nafion ； 所述氣體擴(kuò)散層包含氫氣側(cè)擴(kuò)散層和氧氣側(cè)擴(kuò)散層，所述氫氣側(cè)擴(kuò)散層采用碳材料為基底，添加疏水性聚合物而成；所述氧氣側(cè)擴(kuò)散層采用鈦材料為基底，添加疏水性聚合物、二氧化依和導(dǎo)電劑而成； 所述膜電極組件按照氫氣側(cè)擴(kuò)散層、雙效膜電極、氧氣側(cè)擴(kuò)散層的組合順序組裝而成。
2.如權(quán)利要求1所述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其特征在于，所述的氫氣側(cè)擴(kuò)散層，其基底采用的碳材料為碳紙或碳布，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯進(jìn)行疏水處理。
3.如權(quán)利要求1所述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其特征在于，所述的氧氣側(cè)擴(kuò)散層，其基底采用的鈦材料為單層或多層燒結(jié)鈦網(wǎng)，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯進(jìn)行疏水處理，再添加二氧化依和導(dǎo)電劑。
4.如權(quán)利要求3所述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其特征在于，所述的氧氣側(cè)擴(kuò)散層，其導(dǎo)電劑為納米級鈦粉或者納米級亞氧化鈦。
5.如權(quán)利要求3所述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件，其特征在于，所述的鈦網(wǎng)，采用絲網(wǎng)編織或者薄片沖孔的方法制備，網(wǎng)孔的孔徑為50?500微米，鈦網(wǎng)的厚度為0.1?I毫米。
6.—種如權(quán)利要求廣5中任意一項所述的提高一體式再生燃料電池性能的膜電極組件的制備方法，其特征在于，所述的方法包含: 步驟1，制備雙效膜電極:先將Pt/C和Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氫氣側(cè)催化層漿料；再將Pt黑和聚四氟乙烯乳液預(yù)先混合經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后再和二氧化依、Nafion與乙醇水溶液混合均勻制備氧氣側(cè)催化層漿料；最后將全氟磺酸質(zhì)子交換膜平鋪于具有加熱功能的真空吸盤上，采用超聲波噴頭將氫氣和氧氣側(cè)催化層漿料分別涂布于膜的兩側(cè)； 步驟2，制備氧氣側(cè)擴(kuò)散層:先將單層或多層燒結(jié)鈦網(wǎng)浸潰到聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯乳液中，浸潰2?3h后取出烘干，然后放入高溫爐中，在氮氣氛圍中，280-350°C熱處理0.5?Ih ;再將二氧化依和納米級鈦粉或亞氧化鈦與乙醇水溶液混合均勻,涂布到經(jīng)過疏水處理的鈦網(wǎng)上，形成氧氣側(cè)擴(kuò)散層； 步驟3，制備氫氣側(cè)擴(kuò)散層:將碳粉和聚四氟乙烯或者聚全氟乙丙烯乳液進(jìn)行調(diào)和，制備氫氣側(cè)擴(kuò)散層漿料，然后，將該擴(kuò)散層漿料噴涂到經(jīng)過疏水處理的碳紙上，先在120-130°C燒結(jié)15-30min，然后在280_35(TC燒結(jié)15_30min，并進(jìn)行滾壓整平，形成氫氣側(cè)擴(kuò)散層； 步驟4，將氫氣側(cè)擴(kuò)散層放置在雙效膜電極上側(cè)，通過壓機熱壓處理，壓機的壓力為l-6MPa，熱壓溫度為80-160°C，持續(xù)時間60_150s，打開壓機，自然冷卻后取出，再通過限位框和定位孔將熱壓后的膜電極組件半成品和氧氣側(cè)擴(kuò)散層采用冷裝配工序組裝在一體式再生燃料電池雙極板之間。
【文檔編號】H01M8/02GK103474683SQ201310440003
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】朱榮杰, 張新榮, 張偉, 孫毅, 劉向, 蔣永偉, 王麗娜, 王濤 申請人:上?？臻g電源研究所