膜电极制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种膜电极制备方法及装置。其中，该方法包括：制备铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料；利用催化剂涂层CCM方式将催化剂浆料依次喷涂在催化剂载体上，以制备膜电极。本发明专利技术解决了相关技术中制备膜电极的效率较低的技术问题。

Preparation method and device of membrane electrode

【技术实现步骤摘要】
膜电极制备方法及装置
本专利技术涉及电气领域，具体而言，涉及一种膜电极制备方法及装置。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，简称PEMFC)是一种零排放、高效率与高功率密度的发电装置，特别是在新能源交通动力应用方面具有极其诱人的前景。然而，当前PEMFC系统的成本和寿命距离商业化成本指标(30美元/KW)和耐久性指标(5000h以上)仍有差距，构成了其产业的最后屏障。膜电极(MembraneElectrodeAssemblies，简称MEA)是PEMFC的核心部件，成本占整个系统的20％-30％，且MEA的耐久性决定了整个系统的耐久性。因此，只有降低了MEA的成本和提供其耐久性，才是实现PEMFC商业化的核心问题。实验研究证明，PEMFC内部的多物理量如电压、电流、温度、氧气浓度、氢气浓度、水分含量等都在空间多个维度上(垂直厚度方向、展向方向)的固有不均匀性。然而，现有的MEA商业化产品在其阴极和阳极的催化层并未考虑各物理量的不均匀性，仍采用均匀的催化层三相结构，均匀的催化层结构设计使得在阴极/阳极三相反应位点需求少的地方催化剂有富余，而在三相反应位点需求多的位置催化剂则存在不足，导致膜电极的制备效率较低。针对上述相关技术中制备膜电极的效率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种膜电极制备方法及装置，以至少解决相关技术中制备膜电极的效率较低的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种膜电极制备方法，包括：制备铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料；利用催化剂涂层CCM方式将所述催化剂浆料依次喷涂在催化剂载体上，以制备膜电极。可选地，所述催化剂浆料包括以下至少之一：催化剂浆料A、催化剂浆料B以及催化剂浆料C，其中，所述催化剂浆料A的Pt/C催化剂含量大于所述催化剂浆料B的Pt/C催化剂含量，所述催化剂浆料B的Pt/C催化剂含量大于所述催化剂浆料C的Pt/C催化剂含量。可选地，通过以下方式制备所述铂碳Pt/C催化剂含量不同的所述催化剂浆料中的任意一种：制备催化剂水溶液；将分散剂、醇溶液以及质子导体乳液添加到所述催化剂水溶液中，得到所述催化剂浆料。可选地，制备所述催化剂水溶液包括：将所述铂碳Pt/C催化剂添加到纯水中；对添加有所述Pt/C催化剂的纯水以预定转速进行搅拌操作，得到所述催化剂水溶液。可选地，利用所述CCM方式将所述催化剂浆料喷涂在所述催化剂载体上，以制备所述膜电极包括：以第一预定出料速度将所述催化剂浆料A喷涂到所述催化剂载体上，得到第一初始膜电极；将所述第一初始膜电极以第一预定温度进行固化处理预定时间；以第二预定出料速度将所述催化剂浆料B喷涂到固化处理后的所述第一初始膜电极上，得到第二初始膜电极；将所述第二初始膜电极以第二预定温度进行固化处理所述预定时间；以所述第二预定出料速度将所述催化剂浆料C喷涂到固化处理后的所述第二初始膜电极上，得到第三初始膜电极；将所述第三初始膜电极以所述第二预定温度进行固化处理所述预定时间，得到所述膜电极。根据本专利技术实施例的另外一个方面，还提供了一种膜电极制备装置，包括：第一制备单元，用于制备铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料；第二制备单元，用于利用催化剂涂层CCM方式将所述催化剂浆料依次喷涂在催化剂载体上，以制备膜电极。可选地，所述催化剂浆料包括以下至少之一：催化剂浆料A、催化剂浆料B以及催化剂浆料C，其中，所述催化剂浆料A的Pt/C催化剂含量大于所述催化剂浆料B的Pt/C催化剂含量，所述催化剂浆料B的Pt/C催化剂含量大于所述催化剂浆料C的Pt/C催化剂含量。可选地，所述第一制备单元包括：制备子单元，用于制备催化剂水溶液；第一获取子单元，用于将分散剂、醇溶液以及质子导体乳液添加到所述催化剂水溶液中，得到所述催化剂浆料。可选地，所述制备子单元包括：添加模块，用于将所述铂碳Pt/C催化剂添加到纯水中；获取模块，用于对添加有所述Pt/C催化剂的纯水以预定转速进行搅拌操作，得到所述催化剂水溶液。可选地，所述第二制备单元包括：第二获取子单元，用于以第一预定出料速度将所述催化剂浆料A喷涂到所述催化剂载体上，得到第一初始膜电极；第一处理子单元，用于将所述第一初始膜电极以第一预定温度进行固化处理预定时间；第三获取子单元，用于以第二预定出料速度将所述催化剂浆料B喷涂到固化处理后的所述第一初始膜电极上，得到第二初始膜电极；第二处理子单元，用于将所述第二初始膜电极以第二预定温度进行固化处理所述预定时间；第四获取子单元，用于以所述第二预定出料速度将所述催化剂浆料C喷涂到固化处理后的所述第二初始膜电极上，得到第三初始膜电极；第三处理子单元，用于将所述第三初始膜电极以所述第二预定温度进行固化处理所述预定时间，得到所述膜电极。根据本专利技术实施例的另外一个方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的膜电极制备方法。根据本专利技术实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的膜电极制备方法。在本专利技术实施例中，采用制备铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料；利用催化剂涂层CCM方式将催化剂浆料依次喷涂在催化剂载体上，以制备膜电极的方式，相对于相关技术中采用均匀的催化剂三相结构，导致的催化剂在在阴极/阳极三相反应位点对催化剂需求较少的部分催化剂有富余，而在三相反应位点对催化剂的需求较多的地方，催化剂存在不足，进而导致无法批量化制备膜电极，膜电极的制备效率较低的弊端，通过本专利技术实施例提供的膜电极制备方法可以实现利用铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料对催化剂载体进行依次喷涂降低膜电极中铂的载量的目的，达到了在低加湿以及高电流密度下制备膜电极的技术效果，进而解决了相关技术中制备膜电极的效率较低的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的膜电极制备方法的流程图；以及图2是根据本专利技术实施例的膜电极制备装置的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜电极制备方法，其特征在于，包括：/n制备铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料；/n利用催化剂涂层CCM方式将所述催化剂浆料依次喷涂在催化剂载体上，以制备膜电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种膜电极制备方法，其特征在于，包括：
制备铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料；
利用催化剂涂层CCM方式将所述催化剂浆料依次喷涂在催化剂载体上，以制备膜电极。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂浆料包括以下至少之一：催化剂浆料A、催化剂浆料B以及催化剂浆料C，其中，所述催化剂浆料A的Pt/C催化剂含量大于所述催化剂浆料B的Pt/C催化剂含量，所述催化剂浆料B的Pt/C催化剂含量大于所述催化剂浆料C的Pt/C催化剂含量。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式制备所述铂碳Pt/C催化剂含量不同的所述催化剂浆料中的任意一种：
制备催化剂水溶液；
将分散剂、醇溶液以及质子导体乳液添加到所述催化剂水溶液中，得到所述催化剂浆料。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，制备所述催化剂水溶液包括：
将所述铂碳Pt/C催化剂添加到纯水中；
对添加有所述Pt/C催化剂的纯水以预定转速进行搅拌操作，得到所述催化剂水溶液。


5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述CCM方式将所述催化剂浆料喷涂在所述催化剂载体上，以制备所述膜电极包括：
以第一预定出料速度将所述催化剂浆料A喷涂到所述催化剂载体上，得到第一初始膜电极；
将所述第一初始膜电极以第一预定温度进行固化处理预定时间；
以第二预定出料速度将所述催化剂浆料B喷涂到固化处理后的所述第一初始膜电极上，得到第二初始膜电极；
将所述第二初始膜电极以第二预定温度进行固化处理所述预定时间；
以所述第二预定出料速度将所述催化剂浆料C喷涂到固化处理后的所述第二初始膜电极上，得到第三初始膜电极；
将所述第三初始膜电极以所述第二预定温度进行固化处理所述预定时间，得到所述膜电极。


6.一种膜电极制备装置，其特征在于，包括：
第一制备单元，用于制备铂碳Pt/C催化剂含量不同的催化剂浆料；
第二制备单元，用于利用催化剂涂层CCM方式将所述催化剂浆料依次喷涂在...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢毅，谢光有，
申请(专利权)人：东方电气成都氢燃料电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51