【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，尤其涉及一种气体扩散电极及其制备方法与应用。
技术介绍
1、气体扩散电极(gas diffus ion e l ectrode，gde)是一种特殊的多孔膜电极，其结构一般有三层组成：气体扩散层、集流体层和催化层。gde的主要作用是：通过气体扩散层均匀地将反应气体从流场引导至催化剂层，确保组件的机械完整性，并以一定的速度排除阴极上的反应产物(水)，防止阴极催化剂层发生“水淹”，也避免因失水过多导致阴极组件干燥而降低各离子的传导率。
2、现有的gde的制作方式通常是在气体扩散层侧面涂覆催化剂。其制作完成之后便能将gde热压固定于质子膜两侧，形成膜电极。这种方法制备工艺简单，技术成熟。但是上述方式制成的膜电极的催化层较厚，需要使用较高的pt担载量，催化剂的利用率低；并且由于催化剂与气体扩散层基底间的结合力低，催化剂在实际工况运行过程中容易脱落和流失。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中的问题，本专利技术的目的一，在于提供一种气体扩散电极，其催化剂利用率高，并且催化剂与气体扩散层基底间的结合力强。
2、本专利技术解决其技术问题所采取的方案是：一种气体扩散电极，包括气体扩散层基底，所述气体扩散层基底表面设置有疏水化结构，所述气体扩散层基底表面通过原位腐蚀设有催化剂过渡层，所述催化剂过渡层上原位生长有非贵金属催化粒子，所述催化剂过渡层外侧覆盖有离子聚合物。
3、进一步的，所述非贵金属催化粒子为铁酸镍、镍铁水滑石、钼酸盐中的一种或任意
4、进一步的，所述离子聚合物为阳离子聚合物或阴离子聚合物；所诉阴离子聚合物包括季铵基离聚物、无芳醚离聚物中的一种或两种混合；所诉阳离子聚合物包括d2020、d520、d79-25bs中的一种或任意组合。
5、进一步的，所述气体扩散层基底的材料为碳纸、泡沫镍、镍毡、钛毡中的一种或多种。
6、进一步的，所述气体扩散层基底的厚度为0.01～100mm，所述气体扩散层基底的孔隙率为30％～80％。
7、进一步的，所述气体扩散层基底上的非贵金属催化粒子的载量为0.05～3mg/cm2。
8、本专利技术的目的二，在于提供一种工艺简单的气体扩散电极的制备方法，包括以下步骤：
9、s1，通过腐蚀剂对气体扩散层基底进行原位腐蚀，使气体扩散层基底表面形成催化剂过渡层，随后将气体扩散层基底浸泡于ptfe乳液中，进行疏水化改性；
10、s2，通过水热法，使催化剂过渡层上原位生长非贵金属催化粒子，获得生长有非贵金属催化粒子的气体扩散电极；
11、s3，向气体扩散电极两侧喷涂离子聚合物，干燥后，形成带有保护涂层的气体扩散电极。
12、进一步的，所述腐蚀剂为铁氯化物、硫酸盐或硝酸盐溶液中的一种或任意组合。
13、本专利技术的目的三，在于气体扩散电极在制备燃料电池、水电解制氢电池以及金属空气电池中的应用。
14、综上所述，本专利技术的有益效果为：本申请的气体扩散电极通过原位腐蚀在表面设置有催化剂过渡层，催化剂过渡层上原位生长有非贵金属催化粒子，能提供多个活性位点，增强了气体扩散电极的电子转移能力及其在高电流密度下的耐久性，同时也提高了气体扩散电极的传质效率以及催化粒子的利用率；
15、通过上述方案，本申请的气体扩散电极具有集成度高、高电流密度下传质阻力低、催化剂利用率高的优点；
16、本申请的气体扩散层上通过浸渍法构筑有疏水化的表面结构，形成疏水化的气体传质通道，优化了电池中的气体传质过程和电解池中的气泡管理，同时由于非贵金属催化粒子在碱性环境中也具有良好的活性，本申请的气体扩散电极可用于碱性燃料电池和阴离子膜水电解的反应装置；
17、此外，气体扩散层两侧喷涂有离子聚合物，离子聚合物能增强气体扩散层的离子传输能力以及催化剂粒子的粘结力，缓解了催化剂在实际工况运行的条件下容易脱落和流失的问题。
18、上述说明仅是本专利技术的技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种气体扩散电极，其特征在于，包括气体扩散层基底，所述气体扩散层基底表面设置有疏水化结构，所述气体扩散层基底表面通过原位腐蚀设有催化剂过渡层，所述催化剂过渡层上原位生长有非贵金属催化粒子，所述催化剂过渡层外侧覆盖有离子聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述非贵金属催化粒子为铁酸镍、镍铁水滑石、钼酸盐中的一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述离子聚合物为阳离子聚合物或阴离子聚合物；所诉阴离子聚合物包括季铵基离聚物、无芳醚离聚物中的一种或两种混合；所诉阳离子聚合物包括D2020、D520、D79-25BS中的一种或任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述气体扩散层基底的材料为碳纸、泡沫镍、镍毡、钛毡中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述气体扩散层基底的厚度为0.01～100mm，所述气体扩散层基底的孔隙率为30％～80％。
6.根据权利要求1所述的
7.一种权利要求1-6任一所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述腐蚀剂为铁氯化物、硫酸盐或硝酸盐溶液中的一种或任意组合。
9.权利要求1-6任一所述的气体扩散电极在制备燃料电池中的应用。
10.权利要求1-6任一所述的气体扩散电极在制备水电解制氢电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种气体扩散电极，其特征在于，包括气体扩散层基底，所述气体扩散层基底表面设置有疏水化结构，所述气体扩散层基底表面通过原位腐蚀设有催化剂过渡层，所述催化剂过渡层上原位生长有非贵金属催化粒子，所述催化剂过渡层外侧覆盖有离子聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述非贵金属催化粒子为铁酸镍、镍铁水滑石、钼酸盐中的一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述离子聚合物为阳离子聚合物或阴离子聚合物；所诉阴离子聚合物包括季铵基离聚物、无芳醚离聚物中的一种或两种混合；所诉阳离子聚合物包括d2020、d520、d79-25bs中的一种或任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述气体扩散层基底的材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志东，范洪东，王冠雄，郭瑾聪，陈海峰，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。