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一種高阻醇性能的新型燃料電池及其制備方法與流程

文檔序號:11810463閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種高阻醇性能的新型燃料電池,包括陽極擴散層、陽極微孔層、陽極催化層,質子交換膜、陰極催化層、陰極微孔層、陰極氣體擴散層,其特征在于,所述質子交換膜中摻雜有改性埃洛石納米管,所述改性埃洛石納米管先用多巴胺鹽酸鹽對埃洛石納米管進行表面包覆處理,然后引入活性鹵素原子,再通過ATRP反應將帶有磺酸基團的單體接枝聚合到埃洛石納米管上制得;所述陰極催化層中的催化劑是以鈀和鉑為活性組分,以碳納米管為載體,活性組分的載量為0.5-3.5mg/cm2,鈀和鉑的質量比為(1-2):1。

2.如權利要求1所述的一種高阻隔性能的新型燃料電池,其特征在于:所述帶有磺酸基團的單體為苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉中的一種。

3.如權利要求1所述的一種高阻隔性能的新型燃料電池,其特征在于,所述改性埃洛石納米管的制備方法為:

a)在Tris-鹽酸緩沖液中加入埃洛石納米管、多巴胺鹽酸鹽混合,500-1000W下超聲30-50min,然后磁力攪拌反應10-24h,清洗,干燥得到多巴胺鹽酸鹽改性的埃洛石納米管;

b)在惰性氣體的保護下加入四氫呋喃、三乙胺、多巴胺改性的埃洛石納米管和α-溴代酯,攪拌混合5-20h,清洗干燥后得到活性溴原子改性的埃洛石納米管;

c)在惰性氣體保護下,將N-N-二甲基甲酰胺、帶有磺酸基團的單體、五甲基二亞乙基三胺、溴化亞銅、去離子水和步驟b)制得的活性溴原子改性的埃洛石納米管混合攪拌10-80h,清洗干燥后得到所述改性埃洛石納米管。

4.如權利要求3所述的一種高阻隔性能的新型燃料電池,其特征在于:步驟a)中,多巴胺鹽酸鹽在反應體系中的濃度為10-20mmg/L。

5.如權利要求3所述的一種高阻隔性能的新型燃料電池,其特征在于:步驟c)中,所述帶有磺酸基團的單體、溴化亞銅、五甲基二亞乙基三胺的摩爾比為(30-50):(3-6):(1-3)。

6.如權利要求3所述的一種高阻隔性能的新型燃料電池,其特征在于:步驟b)中,所述α-溴代酯相對于多巴胺改性的埃洛石納米管D-HNTs的加入量為15-30mmol/(gD-HNTs)。

7.如權利要求3所述的一種高阻隔性能的新型燃料電池,其特征在于:步驟b)中,所述四氫呋喃與三乙胺的體積比為(10-30):1。

8.如權利要求1至7任一所述的一種高阻隔性能的新型燃料電池的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)將陽極擴散層和陰極擴散層進行憎水性處理,陽極擴散層和陰極擴散層采用碳紙;

(2)在陽極擴散層上制備陽極微孔層,在陰極擴散層上制備陰極微孔層;

(3)制備陽極催化層和陰極催化層;

(4)制備復合質子交換膜:將改性埃洛石納米管均勻分散在去離子水中制得均一的分散液;然后將磺化聚醚醚酮溶于N-N-二甲基乙酰胺中形成溶液,室溫下將分散液和溶液混合均勻,澆注成膜,然后將膜進行干燥,然后在稀硫酸中浸泡20-30h,用水洗去多余硫酸,制得復合質子交換膜。

9.如權利要求8所述的一種高阻醇性能的新型燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟(4)中,所述膜的干燥條件為:先在60-100℃下干燥20-30h,然后在80-100℃下真空干燥10-15h。

10.如權利要求8所述的一種高阻醇性能的新型燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟(4)中,所述稀硫酸的濃度為1-1.5mol/L。

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