[发明专利]电化学反应装置及生产氧气的方法

权利要求书

1.一种电化学反应装置，包括，

质子交换膜，所述质子交换膜包括阴极侧和阳极侧；

阳极催化剂层，所述阳极催化剂层位于所述质子交换膜的阳极侧，所述阳极催化剂层含有析氧催化剂；

阴极催化剂层，所述阴极催化剂层位于所述质子交换膜的阴极侧，所述阴极催化剂层含有氧还原催化剂；

阳极组件，所述阳极组件包括阳极侧流场板，所述阳极侧流场板包括阳极流场，所述阳极流场用于向所述阳极侧供给H₂O；

阴极组件，所述阴极组件包括阴极侧流场板和阴极扩散层，所述阴极侧流场板包括阴极流场，所述阴极流场用于向阴极扩散层供给O₂，以及所述阴极流场板的流场上设置有含铂催化剂。

2.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其中，所述阴极流场上含铂催化剂的面载量为0.005mg/cm²以上。

3.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其中，所述阴极流场上含铂催化剂的面载量为0.005～0.5mg/cm²。

4.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其中，含铂催化剂包括以下一种或多种：铂单质、铂碳、铂合金、铂化合物。

5.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其具有以下一项或多项特征：

所述阴极催化剂层的水接触角为80°～170°；

所述阳极催化剂层的水接触角为50°～135°。

6.根据权利要求1所述的电化学反应装置，包括覆催化剂的膜组件，所述覆催化剂的膜组件包括所述质子交换膜、所述阴极催化剂层和所述阳极催化剂层，所述阴极催化剂层和所述阳极催化剂层分别结合在所述质子交换膜的阴极侧和阳极侧。

7.根据权利要求6所述的电化学反应装置，所述覆催化剂的膜组件的阴极催化剂层一侧的方阻为400～1500Ω/□。

8.根据权利要求6所述的电化学反应装置，所述电化学反应装置的高频阻抗为40～100mΩ·cm²。

9.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其具有以下一项或多项特征：

所述阳极催化剂层的催化剂面载量为1.0～3.0mg/cm²；

所述阴极催化剂层的催化剂面载量为0.01～0.8mg/cm²。

10.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其特征在于以下一项或多项：

-所述阴极催化剂层的厚度为1～10μm；

-所述阳极催化剂层的厚度为1～10μm；

-所述质子交换膜的厚度为25～200μm。

11.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其特征在于以下一项或多项：

-所述阴极催化剂层的厚度为2～9μm；

-所述阳极催化剂层的厚度为5～10μm。

12.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其中，

所述氧还原反应催化剂包括含铂催化剂；

所述有析氧反应催化剂包括含钌催化剂、含铱催化剂、或其组合。

13.根据权利要求1所述的电化学反应装置，其中，按重量份计，所述阴极催化剂层含有以下成分：

全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物 10～40份；

聚四氟乙烯聚合物 0～50份。

14.根据权利要求13所述的电化学反应装置，其中，按重量份计，

所述阴极催化剂层所述阴极催化剂还含有

铂碳 20～60份。