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专利号: 2020112036616
申请人: 马鞍山安慧智电子科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,是由镍碳为生长基底生长铂纳米线作为膜电极的阴极催化剂,其特征在于,包括如下步骤:第一步、纯乙醇体系下制备镍碳,称取碳黑,加入乙醇溶液,冰水浴中超声分散,再加入三乙胺、六水合氯化镍和乙醇混合溶液,超声分散30min后,边磁力搅拌边滴加硼氢化钠和乙醇的混合溶液,反应1h后,滴加浓盐酸,然后过滤、洗涤,真空干燥箱中60℃干燥30min;

第二步、制备生长基底,取两等份干燥的镍碳材料和一等份碳黑,以乙醇作为溶剂,加入和各组份中碳黑的不同质量比全氟磺酸质子膜溶液,形成浆料①、浆料②和浆料③,冰水浴中超声分散30min后,浆料①,浆料②和浆料③依次均匀涂布到转印介质特氟龙布上,真2

空干燥箱中60℃干燥30min,形成面积5*5cm,镍碳载量0.1mg/cm的有序生长基底;

第三步、生长铂纳米线,将基底层的特氟龙布固定于培养皿中,并向培养皿中加入含有

16.7‑17.5g六水合氯铂酸的40mL水的混合溶液,40‑50℃反应1‑2h,待冷却至12‑20℃,加入2

0.5‑0.8mL质量分数98%的甲酸,反应24‑48h,基体上沉积0.25mg/cm的铂纳米线,换掉反应液,用去离子水反复多次浸泡和漂洗后,放置在60℃真空干燥箱中4‑6h;

第四步、涂覆质子交换膜溶液,取2‑3g的全氟磺酸质子膜溶液溶液,加入10‑15mL乙醇2

溶液中,超声分散2‑5min,将其均匀的喷涂在有序的铂纳米线上,涂覆的量0.1mg/cm ,然后

60℃干燥20‑30min;

第五步、制备膜电极的阴、阳极:将质子交换膜置于两张转印介质之间,一张是附着有铂纳米线催化剂,一张是空白的转印介质,形成三合一组件,热压转印,温度为135‑145℃,压力为0.8‑1.2MPa,时间180s,先热压100s,旋转90°‑180°后再热压80s,冷却后剥离质子交换膜两侧的转印介质,得到的质子交换膜燃料电池膜电极组的阴极;然后取低铂载量的催化剂,加入乙醇和全氟磺酸质子膜溶液,制备浆料,喷涂在另一面作为阳极,铂金属载量是2

0.15mg/cm,得到有序化燃料电池膜电极的阴极和阳极;

第六步、组装制备MEA:将制得的膜电极组件的阴、阳电极分别附有5.3*5.3cm的的碳纸和保护边框,热压组装,得到质子交换膜燃料电池膜电极。

2.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第一步2

中所述碳黑为导电碳黑,且BET在800‑1200m/g。

3.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第一步中所述乙醇与碳黑的质量比是30‑40倍。

4.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,所述第一步中镍碳材料,其中镍的金属含量为1‑5%。

5.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第一步中所述硼氢化钠的添加量,按还原的氯化镍硼氢化钠化学计量比10‑30倍添加。

6.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第一步中所述三乙胺的添加量在溶液体系中的物质的量浓度为0.01‑0.012mol/L,三乙胺调节pH的范围在8‑10。

7.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第一步中所述磁力搅拌的搅拌速度是500‑1000rph/min。

8.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第一步中所述盐酸的加入量为反应体系液体的体积比的0.005‑0.008%。

9.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第二步中所述特氟龙布的制备工艺为:

(1)、在玻璃纤维基材层上涂覆特氟龙浆料,涂覆温度为400℃;

(2)、将涂有特氟龙浆料的玻璃纤维基材层进行烘烤,烘烤温度为280℃;

(3)、采用特氟龙表面处理专用设备在已经烘烤的特氟龙涂层的表面进行钠化处理,处理温度250℃;

(4)、采用硅胶涂胶设备在已经过钠化处理的特氟龙涂层的表面涂上硅胶涂胶。

10.根据权利要求1所述的一种制备有序化燃料电池膜电极的方法,其特征在于,第二步中所述生长基底,浆料①和浆料②是乙醇、镍碳和全氟磺酸质子膜溶液混合组成,浆料①中加入的全氟磺酸质子膜溶液和碳黑的质量比是10:1;浆料②中加入全氟磺酸质子膜溶液和碳黑的质量比是13:1;浆料③是乙醇、碳黑和全氟磺酸质子膜溶液组成,其中加入全氟磺酸质子膜溶液和碳黑的质量比是15:1;各浆料的占比是浆料①:浆料②:浆料③=5:3:2,且2

总载量为0.1mg/cm。