燃料电池的膜电极用催化剂浆料及其制备方法技术

本发明专利技术属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料及其制备方法，其中所述催化剂浆料按重量份包括：1～30重量份催化剂、1～30重量份乳液、1～10重量份分散剂、50～90重量份溶剂和1～10重量份粘度调节剂；本发明专利技术通过优化燃料电池的膜电极用催化剂浆料中各成份的重量份配比，可以增加催化剂浆料的固含量，提高催化剂浆料的粘度，使该催化剂浆料适合于丝网印刷制备GDE，从而实现GDE的批量化生产。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池的膜电极用催化剂浆料及其制备方法
本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)根据所使用电解质膜的使用温度不同可分为低温质子交换膜燃料电池(LT-PEMFC)和高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)。LT-PEMFC通常使用Nafion作为电解质膜，适用温度小于100℃；HT-PEMFC通常使用磷酸掺杂的聚苯并咪唑膜(PBI-PA)作为电解质，适用温度大于100℃通常在120-200℃。HT-PEMFC由于使用温度高，具有对反应气体中杂质(如CO)耐受性高、电化学反应活性高、无需加湿、热管理简单、反应废热可利用等特点，因而相对于LT-PEMFC，系统设计简单、可使用燃料来源广、能源效率高，在可携带式发电、固定式发电和交通等领域有广阔的应用前景，从而在国内外得到了广泛的研究和关注。膜电极(MEA)是PEMFC系统的核心部件，由阳极气体扩散层(GDL)、阳极催化层(CL)、质子交换膜、阴极GDL、阴极CL组成。MEA的组成和制造直接影到燃料电池的性能。在HT-PEMFC中，由于使用PBI-PA膜作为电解质材料，PBI-PA膜含有液体磷酸，因而不容易在该膜的两边直接涂覆(或使用转印法加载)催化剂层。也就是说，通常不能像在LT-PEMFC那样可以用CCM(catalystcoatedmembrane)连续法来制备HT-PEMFCMEA，而是要使用GDE法(gasdiffusionelectrode,或者叫Catalystcoatedsubstrate(CCS))来制备MEA。对于HT-PEMFC，首先得把催化剂制成浆料，然后涂载在GDL上，制成气体扩散电极(GDE)，最后再把阳极和阴极GDE分别放在PBI-PA膜两边与之压合，制成MEA。因此，对于HT-PEMFC，GDE是核心部件。HT-PEMFC早期借用液体碱性燃料电池和磷酸燃料电池使用的PTFE粘合的气体扩散电极制备MEA。这些GDE通常是通过过滤法、过滤转移、辊压和压合法制得，这些方法工艺路线长而且没有针对HT-PEMFC优化。后来普遍使用喷涂法(包括空喷和超喷)制备GDE，但是喷涂法浆料固含量低、喷涂次数多、效率低。喷涂法适合实验室制备GDE，但不易规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料，按重量份包括：1～30重量份催化剂、1～30重量份乳液、1～10重量份分散剂、50～90重量份溶剂和1～10重量份粘度调节剂。进一步，所述催化剂包括：铂碳催化剂或铂合金碳催化剂其中的一种或多种。进一步，所述乳液包括：PTFE乳液。进一步，所述分散剂包括：甲醇、乙醇、异丙醇、及曲拉通、NP-4或OP乳化剂中的一种或多种。进一步，所述溶剂包括：乙二醇、丙二醇或丙二醇二甲醚中的一种或多种。进一步，所述粘度调节剂包括：丙三醇、聚氧化乙烯或聚乙二醇中的一种或多种。又一方面，本专利技术还提供了一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料的制备方法，包括：步骤S1，称取1～30重量份催化剂，加入少量水润湿，然后在搅拌下滴加1～30重量份乳液，再分别加入1～30重量份分散剂、50～90重量份溶剂和1～10重量份粘度调节剂，搅拌5-30分钟后，分散3-30min，以得到浆料；以及步骤S2，将步骤S1得到的浆料转移至行星球磨罐中，在50-500转/分的转速下行星球磨5-120min，以得到所述催化剂浆料。进一步，所述催化剂包括：铂碳催化剂或铂合金碳催化剂其中的一种或多种；以及所述乳液包括：PTFE乳液。进一步，所述分散剂包括：甲醇、乙醇、异丙醇、及曲拉通、NP-4或OP乳化剂中的一种或多种。进一步，所述溶剂包括：乙二醇、丙二醇或丙二醇二甲醚中的一种或多种；以及所述粘度调节剂包括：丙三醇、聚氧化乙烯或聚乙二醇中的一种或多种。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过优化燃料电池的膜电极用催化剂浆料中各成份的重量份配比，可以增加催化剂浆料的固含量，提高催化剂浆料的粘度，使该催化剂浆料适合于丝网印刷制备GDE，实现GDE的批量化生产。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术燃料电池的膜电极用催化剂浆料制备方法的工艺步骤图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例1提供了一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料，按重量份包括：1～30重量份催化剂、1～30重量份乳液、1～10重量份分散剂、50～90重量份溶剂和1～10重量份粘度调节剂。具体的，本实施例中，通过优化燃料电池的膜电极用催化剂浆料中各成份的重量份配比，可以增加催化剂浆料的固含量，提高催化剂浆料的粘度，使该催化剂浆料适合于丝网印刷制备GDE，实现GDE的批量化生产。在本实施例中，所述催化剂包括：铂碳催化剂或铂合金碳催化剂其中的一种或多种。在本实施例中，所述乳液包括：PTFE乳液。在本实施例中，所述分散剂包括：甲醇、乙醇、异丙醇、及曲拉通、NP-4或OP乳化剂中的一种或多种。在本实施例中，所述溶剂包括：乙二醇、丙二醇或丙二醇二甲醚中的一种或多种。在本实施例中，所述粘度调节剂包括：丙三醇、聚氧化乙烯或聚乙二醇中的一种或多种。实施例2如图1所示，在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料的制备方法，包括：步骤S1，称取1～30重量份催化剂，加入少量水润湿，然后在搅拌下滴加1～30重量份乳液，再分别加入1～30重量份分散剂、50～90重量份溶剂和1～10重量份粘度调节剂，搅拌5-30分钟后，分散3-30min，以得到浆料；以及步骤S2，将步骤S1得到的浆料转移至行星球磨罐中，在50-500转/分的转速下行星球磨5-120min，以得到所述催化剂浆料。具体的，搅拌5-30分钟后，使用超声探头进行分散3-30min，以提高分散效果，从而确保本制备方法能够制备出适合通过丝网印刷制备GDE的高固含量、合适粘度的催化剂浆料。在本实施例中，所述催化剂包括：铂碳催化剂或铂合金碳催化剂其中的一种或多种；以及所述乳液包括：PTFE乳液。在本实施例中，所述分散剂包括：甲醇、乙醇、异丙醇、及曲拉通、NP-4或OP乳化剂中的一种或多种。在本实施例中，所述溶剂包括：乙二醇、丙二醇或丙二醇二甲醚中的一种或多种；以及所述粘度调节剂包括：丙三醇、聚氧化乙烯或聚乙二醇中的一种或多种。实施例3本实施例3列举了三组实验，对三组实验制备出的催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料，其特征在于，按重量份包括：/n1～30重量份催化剂、1～30重量份乳液、1～10重量份分散剂、50～90重量份溶剂和1～10重量份粘度调节剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的膜电极用催化剂浆料，其特征在于，按重量份包括：
1～30重量份催化剂、1～30重量份乳液、1～10重量份分散剂、50～90重量份溶剂和1～10重量份粘度调节剂。


2.根据权利要求1所述的燃料电池的膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述催化剂包括：铂碳催化剂或铂合金碳催化剂其中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的燃料电池的膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述乳液包括：PTFE乳液。


4.根据权利要求1所述的燃料电池的膜电极用催化剂浆料，其特征在于，
所述分散剂包括：甲醇、乙醇、异丙醇、及曲拉通、NP-4或OP乳化剂中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的燃料电池的膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述溶剂包括：乙二醇、丙二醇或丙二醇二甲醚中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的燃料电池的膜电极用催化剂浆料，其特征在于，所述粘度调节剂包括：丙三醇、聚氧化乙烯或聚乙二醇中的一种或多种。


7.一种燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兵，沈建跃，
申请(专利权)人：浙江博氢新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33