[发明专利]一种有序化纳米纤维膜电极及其制备方法

摘要

本发明涉及一种有序化纳米纤维膜电极及其制备方法，该膜电极是由离子交换膜以及位于该离子交换膜两侧的催化层组成；位于离子交换膜两侧的催化层均为有序化纳米纤维催化层或者一侧为传统催化层、另一侧为有序化纳米纤维催化层。该膜电极的制备方法包括：先通过静电纺丝制备含催化剂、离子聚合物以及高分子有机物的纳米纤维；然后通过高速取向收集装置收集纳米纤维，制备得到分层有序化纳米纤维催化层；最后利用制得的催化层进行膜电极的组装。本发明涉及到的膜电极在催化剂载量较低情况下，具有较高性能；且催化层纤维形貌可控，在面内均匀分布，气体传输阻力小。

主权项

1.一种有序化纳米纤维膜电极的制备方法，所述有序化纳米纤维膜电极，由离子交换膜以及位于该离子交换膜两侧的催化层组成，位于离子交换膜两侧的催化层均为有序化纳米纤维催化层，该有序化纳米纤维催化层为通过高速取向收集装置制成的纤维呈有序化排列的结构；其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：1)静电纺丝前体溶液配制将催化剂、离子聚合物、高分子有机物作为分散质以及溶剂，经搅拌12～48h、超声0.5～4h后得到静电纺丝前体溶液；所述分散质与溶剂的质量比为1:5～15，所述的催化剂、离子聚合物和高分子有机物的质量比为1:0.2～1.5:0.2～0.6；2)有序化纳米纤维催化层制备将基底固定在高速取向收集装置上，通过静电纺丝设备及步骤1)制备的静电纺丝前体溶液进行纺丝，在基底一侧产生纳米纤维；通过所述基底对产生的纳米纤维进行分层收集；通过调整基底在高速取向收集装置上的位置或者外加电场改变各层纳米纤维的方向，所述外加电场强度为1kV/m～200kV/m；所述基底采用离子交换膜、铝箔或塑料膜作为基底；3)膜电极的组装当基底采用离子交换膜时，按照步骤2)的方法在基底另一侧进行有序化纳米纤维催化层的制备，最终得到两侧均为有序化纳米纤维催化层的膜电极；当基底采用铝箔或塑料膜作为基底时，按照步骤2)的方法在基底上收集得到的有序化纳米纤维催化层通过热压法转印在离子交换膜两侧，最终得到两侧均为有序化纳米纤维催化层的膜电极。