本發明涉及燃料電池領域,尤其涉及一種陰極催化層及其制備方法、膜電極和燃料電池。
背景技術:
1、膜電極作為燃料電池的心臟,其中,膜電極的催化劑涂層質子膜包括陽極催化層、陰極催化層與質子交換膜,膜電極的催化劑涂層質子膜是燃料電池的反應場所,實現了化學能向電能的轉換。目前由于陰極催化層的多孔結構存在非均一性,從而導致膜電極壽命短的問題。
技術實現思路
1、針對上述問題,本發明的目的在于提供一種可以提高催化層的多孔結構均一性的陰極催化層的制備方法、陰極催化層、膜電極及燃料電池,所述技術方案如下:
2、一方面,提供了一種用于陰極催化層的制備方法,所述陰極催化層設置于膜電極的質子交換膜的陰極側,所述方法包括:
3、提供物料和溶液;所述溶液包括水和高沸點溶劑;所述高沸點溶劑的沸點高于水的沸點;所述物料包括:催化劑和全氟磺酸樹脂;
4、將所述物料和所述溶液混合均勻,得到目標漿料;
5、將所述目標漿料涂抹在所述陰極側上,得到初始陰極催化層;
6、將所述初始陰極催化層進行熱處理,得到所述陰極催化層。
7、在一個示例性的實施方式中,所述高沸點溶劑包括醇類有機溶劑。
8、在一個示例性的實施方式中,所述水和所述高沸點溶劑的質量比為1:(1~3)。
9、在一個示例性的實施方式中,所述熱處理的方式為低壓程序控溫方式。
10、在一個示例性的實施方式中,所述混合的方式包括超聲、研磨、高能球磨或攪拌中的一種。
11、在一個示例性的實施方式中,在所述將所述初始陰極催化層進行熱處理,得到所述陰極催化層之后,所述方法還包括:
12、對所述陰極催化層進行壓機程序熱壓處理。
13、在一個示例性的實施方式中,在所述將所述目標漿料涂抹在所述陰極側上,得到初始陰極催化層之后,所述方法還包括:
14、將所述初始陰極催化層進行熱處理,得到第一層陰極催化層;將所述目標漿料涂抹在所述第一層陰極催化層上,得到所述第一層陰極催化層上的第二層陰極催化層;對所述第二層陰極催化層進行壓機程序熱壓處理,得到所述陰極催化層;所述陰極催化層包括所述第一層陰極催化層和所述第二層陰極催化層。
15、另一方面,本發明還提供了一種陰極催化層,包括上述任一種制備方法制備的任一種陰極催化層。
16、另一方面,本發明還提供了一種膜電極,包括上述任一種陰極催化層。
17、另一方面,本發明還提供了一種燃料電池,包括上述一種膜電極。
18、本發明公開了一種陰極催化層的制備方法,該陰極催化層設置于膜電極的質子交換膜的陰極側,該方法包括:提供物料和溶液;溶液包括水和高沸點溶劑;高沸點溶劑的沸點高于水的沸點;物料包括:催化劑和全氟磺酸樹脂;將物料和溶液混合均勻,得到目標漿料;將目標漿料涂抹在陰極側上,得到初始陰極催化層;將初始陰極催化層進行熱處理,得到陰極催化層。本發明通過選用高沸點溶劑和水組合作為溶液,避免了在涂布過程中目標漿料的溶液在常溫下發生揮發從而導致催化層的多孔結構出現非均一性的問題。
1.一種用于陰極催化層的制備方法,其特征在于,所述陰極催化層設置于膜電極的質子交換膜的陰極側,所述方法包括:
2.根據權利要求1所述的一種方法,其特征在于,所述高沸點溶劑包括醇類有機溶劑。
3.根據權利要求1所述的一種方法,其特征在于,所述水和所述高沸點溶劑的質量比為1:(1~3)。
4.根據權利要求1所述的一種方法,其特征在于,所述熱處理的方式為低壓程序控溫方式。
5.根據權利要求1所述的一種方法,其特征在于,所述混合的方式包括超聲、研磨、高能球磨或攪拌中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種方法,其特征在于,在所述將所述初始陰極催化層進行熱處理,得到所述陰極催化層之后,所述方法還包括:
7.根據權利要求1所述的一種方法,其特征在于,在所述將所述目標漿料涂抹在所述陰極側上,得到初始陰極催化層之后,所述方法還包括:
8.一種陰極催化層,包括所述權利要求1~7任一項所述的制備方法制備的任一種陰極催化層。
9.一種膜電極,包括所述權利要求8所述的一種陰極催化層。
10.一種燃料電池,包括所述權利要求9所述的一種膜電極。