1.本發明涉及燃料電池領域,更具體地,涉及一種催化劑漿料制備方法、催化劑漿料、催化劑涂布膜及膜電極。
背景技術:
2.質子交換膜燃料電池(pemfc)在運行過程中需要水的參與,水在當中是一把“雙刃劍”,一方面,水在膜電極中可促進質子傳輸,另一方面,過多水分積聚則會造成膜電極水淹,降低膜電極性能。在燃料電池啟動階段或者低溫條件運行階段,膜電極的溫度較低,水的排除速率要遠低于高溫條件,此時膜電極中的水更容易積聚,導致膜電極水淹,反應氣傳輸通道被堵塞,進而產生燃料電池啟動困難或者低溫運行的性能低的不良后果。
3.一般而言,水容易凝集在催化劑涂層的大孔隙、裂縫中以及和氣體擴散層的界面上[參考文獻:applied energy 129(2014)346-353]。大孔隙和裂縫可以通過調節漿料的醇水比例、粒徑、分散方式等方式消除,然而對于采用ccm方法制備的膜電極而言,催化層與氣體擴散層之間的界面是客觀存在的,因此該處的積水難以消除。通常情況下,氣體擴散層的疏水能力是強于催化層的,所以改善催化層一側表面的疏水性是改善催化層與氣體擴散層界面水淹的關鍵。
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目前,增強催化層疏水性的常見方法一般僅從改善催化層的化學性質入手,即改善催化層中物質的表面能以增強催化層的疏水性,具體為向催化層中添加一定量具有低表面能的添加劑,如ptfe、pvdf等。如美國專利us4876115a公開的膜電極,其將具有低表面能的ptfe和催化劑混合后噴涂到碳紙上,利用ptfe的本征憎水能力提高膜電極的排水性,然而這種方法容易造成催化劑被包裹造成催化劑不能發揮作用。又如中國專利cn101145613公開了低溫燃料電池電極用ptfe/c復合粉體的應用,其先將催化劑分散于異丙醇溶液中,再依次加入質子導電聚合物溶液、質子導電聚合物溶液沉淀劑制成質子導電聚合物/催化劑復合體,最后加入經質子導電聚合物沉淀劑分散的ptfe/c復合體制成漿料,這種方法可降低ptfe對催化劑的包裹程度,并在催化層中形成具有排水能力的通道,但是卻忽略了導電聚合物對催化劑的毒化現象,如全氟磺酸樹脂中的磺酸基團容易吸附到催化的表面造成催化劑失活。中國專利cn101071874公開了在漿料中加入聚合物超短纖維,中國專利cn101800321a公開了將疏水劑加入到催化劑漿料中,利用調節疏水性添加劑和催化劑的比例達到疏水目的,即均是
聲明:
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我是此專利(論文)的發明人(作者)