[发明专利]一种气体扩散电极和包括该气体扩散电极的电池

说明书

本发明涉及一种气体扩散电极和包括该气体扩散电极的电池。该气体扩散电极包括多孔碳制品，多孔碳制品的扁平表面上形成有气体流动通道，多孔碳制品的一面为肋状，多孔碳制品的另一面为平面；催化剂层，浇铸于多孔碳制品的另一面上。该燃料电池包括：电极，上述的气体扩散电极制成，电极由石墨板密封；高温质子交换膜，为由聚唑聚合物和磷酸聚合成的高温聚合物电解质膜，电极的平面层压于高温质子交换膜上；电解槽，形成于电极的阳极和阴极在高温质子交换膜之间的区域。本发明提出的气体扩散电极与双极板制成的膜电极组件相比，成本更低，组装更容易，厚度更薄。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种气体扩散电极和包括该气体扩散电极的电池。

背景技术

近年来，对非化石燃料清洁电力的需求急剧增加。这一需求集中在许多技术上，其中就包括以氢为燃料的发电和供热系统。上述的系统被称为质子交换(PEM)膜燃料电池。根据电解质和燃料不同,燃料电池分为六类：质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸燃料电池(PAFC)。

其中，质子交换膜燃料电池单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，由于质子交换膜燃料电池拥有较高转化率及分子密度的特征，因此在氢燃料汽车中受到广泛运用，并逐渐成为最主流的一种燃料电池模式。

目前，质子交换膜燃料电池一般分为低温质子交换膜(60-80℃)和高温质子交换膜(120-160℃)两大类。

在高温质子交换膜燃料电池发展到某个阶段时，提高电池组的效率和降低成本是非常必要的。

发明内容

鉴于上述背景技术存在的问题，为了降低燃料电池的成本，并提高燃料电池的效率，有必要提出一种成本更低、效率更高的零部件。本发明的目的在于提供一种气体扩散电极，该气体扩散电极中内置有双极板的功能，以使膜电极、膜电极组件或燃料电池堆栈在成本降低的同时还具有更高的效率和功率密度。

为此，本发明提供一种气体扩散电极，其包括：多孔碳制品，多孔碳制品的扁平表面上形成有气体流动通道，多孔碳制品的一面为肋状，多孔碳制品的另一面为平面；催化剂层，浇铸于多孔碳制品的另一面上。

在上述的气体扩散电极中，催化剂层含有一种或多种的贵金属和/或其合金和/或其单原子配合物。

在上述的气体扩散电极中，贵金属可以选择铂。

在上述的气体扩散电极中，多孔碳制品可以由无定形碳和粘合剂制成。

本发明还提供了一种电池，其包括：电极，由上述的气体扩散电极制成，电极由石墨板密封；高温质子交换膜，为由聚唑聚合物和磷酸聚合成的高温聚合物电解质膜，电极的平面层压于高温质子交换膜上；电解槽，形成于电极的阳极和阴极在高温质子交换膜之间的区域。

在上述的电池中，制备高温质子交换膜所需磷酸浓度为85～100％，磷酸的用量为50～95％。

在上述的电池中，能够制成所述聚唑聚合物的单体为芳香族二羧酸单体。

在上述的电池中，能够制成所述聚唑聚合物的单体为芳香族二氨基羧酸单体和/或芳香族四氨基羧酸单体。

在上述的电池中，能够制成所述聚唑聚合物的单体为芳香族三羧酸单体和/或芳香族四羧酸单体。

在上述的电池中，聚唑聚合物可以选择为3,4-二氨基苯甲酸制成的聚苯并咪唑。

具体实施方式