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用于電化學(xué)電池的陰極設(shè)計的制作方法

文檔序號:11161666閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種膜電極組件,包括:

陽極電極,包括陽極氣體擴散層和陽極催化劑層;

陰極電極,包括陰極氣體擴散層和陰極催化劑層;以及

聚合物電解質(zhì)膜,插置于所述陽極催化劑層與所述陰極催化劑層之間;

其中,所述陰極催化劑層包括:

第一陰極催化劑子層,與所述聚合物電解質(zhì)膜相鄰,所述第一陰極催化劑子層包括第一催化劑和第二催化劑,所述第一催化劑負載于第一碳質(zhì)載體上,所述第二催化劑負載于第二碳質(zhì)載體上;以及

第二陰極催化劑子層,與所述陰極氣體擴散層相鄰,所述第二陰極催化劑子層包括第三催化劑,所述第三催化劑負載于第三碳質(zhì)載體上;

其中,所述第一碳質(zhì)載體是炭黑,并且所述第二碳質(zhì)載體和所述第三碳質(zhì)載體至少部分石墨化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑、所述第二催化劑和所述第三催化劑選自包括以下所列的組:鉑、金、釕、銥、鈷、鎳、鉬、鈀、鐵、錫、鈦、錳、鈰、鉻、銅、鎢、及其合金、固溶體和金屬間化合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑、所述第二催化劑和所述第三催化劑包括鉑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑包括鉑和鈷的合金。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑包括鉑和鎳的合金。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件,其中,所述第一碳質(zhì)載體的比表面積比至少部分石墨化的所述第二碳質(zhì)載體和所述第三碳質(zhì)載體的比表面積大。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件,其中,所述第一碳質(zhì)載體具有約250m2/g至約2000m2/g的比表面積,其中,至少部分石墨化的所述第二碳質(zhì)載體和所述第三碳質(zhì)載體具有約40m2/g至約1500m2/g的比表面積。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件,其中,所述第一陰極催化劑子層和所述第二陰極催化劑子層包括離聚物。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膜電極組件,其中,所述第一陰極催化劑子層的離聚物含量與所述第二陰極催化劑子層的離聚物含量不同。

10.一種燃料電池,包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極組件。

11.一種膜電極組件,包括:

陽極電極,包括陽極氣體擴散層和陽極催化劑層;

陰極電極,包括陰極氣體擴散層和陰極催化劑層;以及

聚合物電解質(zhì)膜,插置于所述陽極催化劑層與所述陰極催化劑層之間;

其中,所述陰極催化劑層包括:

第一陰極催化劑子層,與所述聚合物電解質(zhì)膜相鄰,所述第一陰極催化劑子層包括第一催化劑和第二催化劑,所述第一催化劑負載于第一碳質(zhì)載體上,所述第二催化劑負載于第二碳質(zhì)載體上;以及

第二陰極催化劑子層,與所述陰極氣體擴散層相鄰,所述第二陰極催化劑子層包括第三催化劑,所述第三催化劑負載于第三碳質(zhì)載體上;

其中,所述第一碳質(zhì)載體上的所述第一催化劑的電化學(xué)活性比負載于所述第二碳質(zhì)載體上的所述第二催化劑和負載于所述第三碳質(zhì)載體上的所述第三催化劑的電化學(xué)活性更高。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件,其中,所述第二碳質(zhì)載體和所述第三碳質(zhì)載體至少部分石墨化。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件,其中,所述第一碳質(zhì)載體具有約250m2/g至約2000m2/g的比表面積,其中,所述第二碳質(zhì)載體和所述第三碳質(zhì)載體具有約40m2/g至約1500m2/g的比表面積。

14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑、所述第二催化劑和所述第三催化劑選自包括以下所列的組:鉑、金、釕、銥、鈷、鎳、鉬、鈀、鐵、錫、鈦、錳、鈰、鉻、銅、鎢、及其合金、固溶體和金屬間化合物。

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑、所述第二催化劑和所述第三催化劑包括鉑。

16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑包括鉑和鈷的合金。

17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件,其中,所述第一催化劑包括鉑和鎳的合金。

18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件,其中,所述第一陰極催化劑子層和所述第二陰極催化劑子層包括離聚物。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的膜電極組件,其中,所述第一陰極催化劑子層的離聚物含量與所述第二陰極催化劑子層的離聚物含量不同。

20.一種燃料電池,包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜電極組件。

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