[发明专利]一种电解用膜电极催化层微观结构的优化方法

摘要

本发明涉及一种电解用膜电极催化层微观结构优化方法。本发明通过优化催化层中Nafion与催化剂之间的比例可以调整催化层的微观孔结构，改善催化层催化剂颗粒的团聚程度，从而改善电解池的运行性能和稳定性。将通过本方法优化的膜电极组件用作质子交换膜(PEM)水电解池时具有较好的性能。本发明在可再生燃料电池(RFC)、光电催化、电解氢气发生器装置中有广泛的利用价值。

主权项

1.一种电解用膜电极催化层微观结构优化方法，其特征在于：通过调整催化层中的Nafion与催化剂的比例，来实现对催化层微观结构的优化；所述催化层优化方法遵循以下步骤：(1)将阴和阳极催化剂分别与Nafion按照质量比5:1～8:1的比例混合，混合物中添加有分散剂，通过分散剂将催化剂颗粒与Nafion均匀混合在一起，超声分散10～30min，制得均匀混合的阴极催化剂浆料和阳极催化剂浆料，将所述催化剂浆料分别喷涂于质子交换膜的两侧，制得催化剂覆膜电极；(2)用中空的、环形的两片封闭材料将步骤(1)中制得的催化剂覆膜电极的四周边缘夹住，使步骤(1)中制得的催化剂覆膜电极处于两片封闭材料之间，且催化剂覆膜电极的四周边缘均被两片封闭材料夹持固定，两片封闭材料的中空区域分别位于催化剂覆膜电极相对应的左右二侧，并在封闭材料阴极催化层一侧的中空部位的阴极催化层上放置碳纸气体扩散层，碳纸气体扩散层与封闭材料的中空环形区域形状相同面积等大且规格一致；在封闭材料阳极催化层一侧的中空部位的阳极催化层上放置一片与封闭材料中空区域形状相同面积等大且规格一致的聚四氟乙烯薄片；将被两片封闭材料夹持的催化剂覆膜电极用两片聚四氟乙烯薄膜夹住，使两片封闭材料及它们中的催化剂覆膜电极处于两片聚四氟乙烯薄膜之间，并将夹住催化剂覆膜电极的两片聚四氟乙烯薄膜放置于两片金属夹板之间；将金属夹板置于85～140℃的油压机之中热压60～90s；热压完毕后取下金属夹板、聚四氟乙烯薄片，在封闭材料阳极催化层一侧的中空部位的阳极催化层上放置与封闭材料中空区域形状相同面积等大且规格一致的多孔钛板，即可获得膜电极组件。