【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢气检测，具体涉及一种膜电极及其应用和应用方法。
技术介绍
1、随着氢燃料电池汽车的发展，燃料电池用氢质量对燃料电池性能的影响引起了人们的关注。目前燃料电池用氢气主要源于甲醇制氢、天然气制氢、氯碱制氢以及电解水制氢等，这样制氢工艺制备的氢气不可避免会产生一些杂质气体，而这些杂质气体严重影响着燃料电池的性能。
2、一些研究机构进行了氢气中杂质对燃料电池性能影响的研究工作，研究发现，氢燃料中的硫化物的浓度即使低至0.01ppm也会对铂催化剂产生不可逆的毒化影响；co杂质会吸附在铂催化剂的活性位点，导致燃料电池性能显著降低；co2会与铂催化剂表面的pt-h键反应生成pt-co键，毒化阳极催化剂，造成电池性能衰减；nh3会与电解质膜中的质子反应形成磺酸盐，不可逆地造成质子传递效率下降，降低电池性能；氢气中微量的c l-、so42-等离子会抑制铂催化剂的活性，造成电池性能的衰减。因此，对于燃料电池而言，严格控制氢气的质量至关重要，否则会对燃料电池系统的性能和寿命造成一定程度上的损害。
3、我国在《质子交换膜燃料电池汽车用燃料电池-氢气》(gb/t37244-2018)中对氢气的技术指标提出了要求。随着燃料电池的发展，对燃料电池性能和寿命的衰减的研究也更加深入，而燃料氢气的纯度和各类杂质的含量是影响燃料电池性能的主要因素之一，因此快速检测出燃料电池用氢气的品质至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种膜电极及其应用和应用方法，解决以下技术问
2、如何快速准确地对氢气质量进行检测？
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
4、第一方面，本专利技术公开了一种膜电极，包括质子交换膜，所述质子交换膜两侧分别设置有阳极催化层和阴极催化层，其特征在于，所述阴极催化层与阳极催化层中均包括铂炭催化剂；
5、其中，阳极催化层的铂载量为0.01-0.15mg/cm2，阴极侧催化层铂载量为0.1-0.4mg/cm2。
6、在本专利技术更进一步的方案中：所述膜电极的制备方法为：将质子交换膜平铺于真空吸附台上，将催化剂浆料分别以喷涂或刮涂的方式涂覆于质子交换膜两侧，干燥后即形成膜电极；
7、优选的，所述干燥温度为70-90℃，干燥时间为5-10min。
8、其中，所述催化浆料包括以下重量份的组分：
9、5份碳载铂型催化剂、42-60份全氟磺酸树脂溶液、700-800g溶剂。
10、在本专利技术更进一步的方案中：所述碳载铂型催化剂为铂碳、铂钴碳中的一种或多种。
11、在本专利技术更进一步的方案中：所述全氟磺酸树脂溶液为i c100、i c154、中的一种或几种。
12、在本专利技术更进一步的方案中：所述溶剂为低脂醇和去离子水的混合液，且二者质量比为1:(0.1-1)。
13、在本专利技术更进一步的方案中：所述低脂醇为乙醇、异丙醇、正丙醇、乙二醇中的一种或多种。
14、在本专利技术更进一步的方案中：所述碳载铂型催化剂与全氟磺酸树脂溶液中碳的质量比为1:(0.6-1.2)。
15、第二方面，本专利技术还公开了一种如上所述的膜电极的应用，其特征在于，所述膜电极应用于检测氢气质量。
16、在本专利技术更进一步的方案中：所述氢气中的杂质气体为水、甲烷、氧、氦、氮、氩、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、甲醛、甲酸、氨、卤化物中的一种或多种。
17、第三方面，本专利技术还公开了一种如上所述的膜电极的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
18、s1:将所述膜电极用特氟龙边框封装好后与石墨板叠加在一起组装成燃料电池；
19、s2：将待检测的氢气分别通过电池的阴极和阳极；
20、s3：生成氢气在电池恒流下电压与时间的曲线图，根据曲线中电压下降速度判断氢气质量，电压下降速度越快，说明氢气质量越差，反之越好。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术通过制备负载有催化层的膜电极并将膜电极制备成燃料电池，再将氢气通过燃料电池的正负极生成电压与时间的曲线图，来判断氢气质量的好坏；随着氢气中杂质气体含量增加，电压下降的速度加快，这说明阳极催化层中铂受到杂质气体的毒化加剧，因此，通过对曲线中电压下降速度进行分析，可以得出氢气中co的含量高低，进而判断氢气质量的好坏，该方法检测速度快，检测结果精确，可以提高对氢气检测的高效性。
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1.一种膜电极，包括质子交换膜，所述质子交换膜两侧分别设置有阳极催化层和阴极催化层，其特征在于，所述阴极催化层与阳极催化层中均包括铂炭催化剂；
2.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述膜电极的制备方法为：将质子交换膜平铺于真空吸附台上，将催化剂浆料分别涂覆于质子交换膜两侧，干燥后即形成膜电极；
3.根据权利要求2所述的膜电极，其特征在于，所述碳载铂型催化剂为铂碳、铂钴碳中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的膜电极，其特征在于，所述全氟磺酸树脂溶液为D520、DE2020、IC100、IC154、D79-25BS、D83-24BS中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的膜电极，其特征在于，所述溶剂为低脂醇和去离子水的混合液，且二者质量比为1:(0.1-1)。
6.根据权利要求5所述的膜电极，其特征在于，所述低脂醇为乙醇、异丙醇、正丙醇、乙二醇中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的膜电极，其特征在于，所述碳载铂型催化剂与全氟磺酸树脂溶液中碳的质量比为1:(0.6-1.2)。
8.一种
9.根据权利要求8所述的膜电极的应用，其特征在于，所述氢气中的杂质气体为水、甲烷、氧、氦、氮、氩、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、甲醛、甲酸、氨、卤化物中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任一所述的膜电极的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种膜电极，包括质子交换膜，所述质子交换膜两侧分别设置有阳极催化层和阴极催化层，其特征在于，所述阴极催化层与阳极催化层中均包括铂炭催化剂；
2.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述膜电极的制备方法为：将质子交换膜平铺于真空吸附台上，将催化剂浆料分别涂覆于质子交换膜两侧，干燥后即形成膜电极；
3.根据权利要求2所述的膜电极，其特征在于，所述碳载铂型催化剂为铂碳、铂钴碳中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的膜电极，其特征在于，所述全氟磺酸树脂溶液为d520、de2020、ic100、ic154、d79-25bs、d83-24bs中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的膜电极，其特征在于，所述溶剂为低脂醇和...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小乐，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：
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