燃料电池电极制备方法及电极.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115000427A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210870730.1(22)申请日2022.07.23(71)申请人北京亿华通科技股份有限公司地址100192北京市海淀区西小口路66号中关村东升科技园B-6号楼C座七层C701室(72)发明人曹季冬李飞强方川徐云飞(74)专利代理机构北京共腾律师事务所16031专利代理师刘亭(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)H01M4/86(2006.01)H01M8/1004(2016.01)H01M8/1213(2016.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称燃料电池电极制备方法及电极(57)摘要本发明提供了一种燃料电池电极制备方法及电极，其中，燃料电池电极制备方法，包括：使用铜原子掺杂，形成包含铜原子的无机物；将包含铜原子的无机物设置在无机膜的两面；使用铂原子将铜原子置换，从而使表面层形成多孔的催化层结构；将多孔的催化层结构的表面层与无机膜进行烧结，形成电极。通过在表面层形成多孔的催化层结构，提高催化剂与反应物质的接触面积，增加活性位点数量，同时保障气体高效传输，达到提高燃料电池膜电极的性能的目的。CN115000427ACN115000427A权利要求书1/1页1.一种燃料电池电极制备方法，其特征在于，包括：使用铜原子掺杂，形成包含铜原子的无机物；将包含铜原子的无机物设置在无机膜的两面；使用铂原子将铜原子置换，从而使表面层形成多孔的催化层结构；将多孔的催化层结构的表面层与无机膜进行烧结，形成电极。2.根据权利要求1所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，所述使用铜原子掺杂，形成包含铜原子的无机物，包括：通过铜原子掺杂，形成焦磷酸盐‑铜原子表面层。3.根据权利要求1所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，使用铜原子掺杂，形成包含铜原子的无机物的步骤之前，还包括：将焦磷酸锆、H3PO4和乙醇进行混合，得到混合物；将混合物进行充分混合后进行干燥，得到干燥粉末；将干燥粉末在第一设定温度中加热设定时间，将加热后的粉末降温后得到前驱体粉末。4.根据权利要求3所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，所述将干燥粉末在第一设定温度中加热设定时间，将加热后的粉末降温后得到前驱体粉末，包括：将干燥粉在800℃中加热5小时，加热完成后降至室温。5.根据权利要求3所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，所述无机膜的制备方法包括：配置聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液用作粘结剂，将粘结剂与前驱体粉末进行混合，得到无机膜。6.根据权利要求3所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，使用铜原子掺杂，形成包含铜原子的无机物，包括：将所述前驱体粉末与CuCl2·2H2O在乙醇中充分混合，将混合后的物质进行烘干后通入氢气并加热到第二设定温度后，加入粘结剂后进行混合得到包含铜原子的无机粉体。7.根据权利要求1所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，所述将包含铜原子的无机物设置在无机膜的两面，包括：依次加入并铺平包含铜原子的无机物、无机膜和包含铜原子的无机物，在设定压力下进行压制。8.根据权利要求1所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，所述使用铂原子将铜原子置换，从而使表面层形成多孔的催化层结构，包括：使用H2PtCl6·6H2O水溶液，在超声环境中进行置换反应，以铂原子取代铜原子。9.根据权利要求1所述的燃料电池电极制备方法，其特征在于，所述将多孔的催化层结构的表面层与无机膜进行烧结，形成电极，包括：在1000℃中加热10小时。10.一种燃料电池电极，其特征在于，使用权利要求1至9任一所述的制备方法。2CN115000427A说明书1/5页燃料电池电极制备方法及电极技术领域[0001]本发明属于新能源技术领域，尤其是涉及一种燃料电池电极制备方法及电极。背景技术[0002]目前质子交换膜燃料电池的工作温度在90℃以下，为保持合适的温度，需要进行散热，对于大功率重卡的散热要求是一个挑战，且在高温下，水热管理会较为困难，容易出现水淹、膜干等情况，另一方面，氢气中的一氧化碳等杂质会造成电池中毒现象，不利于燃料电池的寿命提高。高温质子交换膜燃料电池具有降低散热需求、使用含杂质燃料等优点。但对于高温燃料电池，其主要技术难点在于膜的高温耐受性，相对于玻璃化转变温度较低的有机膜，无机膜在高温下会更加稳定，能够耐受更高的温度。[0003]现有高温质子交换膜中，磷酸掺杂的聚苯丙咪唑（PBI）膜适用于在120‑200℃的温度范围内，但是存在磷酸流失的问题，导致寿命比较短。高温无机膜，如焦磷酸盐，磷酸二氢盐等，制备方法比较简单，能够耐受200‑300℃的高温。虽然高温无机膜对于温度和湿度都有较好的耐受性，但是存在催化层的质子传