本發(fā)明在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中涉及一種聚合物電解質(zhì)水電解槽氧化石墨烯薄片阻擋材料，其被配置為減輕聚合物電解質(zhì)水電槽內(nèi)的滲透(crossover)。阻擋材料可以是阻擋層。

背景技術(shù)：

1、聚合物電解質(zhì)水電解槽包括陽極隔室和陰極隔室，其間具有作為隔離件的聚合物電解質(zhì)膜。陽極隔室包含被配置為促進(jìn)水氧化成氫原子的陽極催化劑材料。陰極隔室包含被配置為促進(jìn)氫氣析出的陰極催化劑材料。當(dāng)在電極之間施加電壓時(shí)，氫離子穿過聚合物電解質(zhì)膜從陽極隔室到達(dá)陰極隔室。在陰極隔室，氫離子與電子反應(yīng)形成氫氣。在陽極隔室，形成氧離子并結(jié)合以形成氧氣。

2、關(guān)于聚合物電解質(zhì)水電解槽運(yùn)行的安全性和效率有許多考慮因素。其中一個(gè)考慮因素是減輕滲透。滲透是反應(yīng)物或產(chǎn)物穿過聚合物電解質(zhì)膜從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的不合意的傳輸。滲透可由一個(gè)或多個(gè)因素引起(例如，滲透的物類的化學(xué)性質(zhì)、聚合物電解質(zhì)膜的性質(zhì)等)。減輕滲透以提高聚合物電解質(zhì)水電解槽運(yùn)行的效率和安全性一直是研究的領(lǐng)域，但減輕滲透尚未得到充分解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實(shí)施方案涉及阻擋材料(例如，阻擋層)在聚合物電解質(zhì)水電解槽(pewe)中的用途。所述pewe可包括陰極側(cè)阻擋材料材料/層，其包括氧化石墨烯(go)薄片。所述阻擋材料可包封(例如，完全包封)所述陰極催化劑層。所述阻擋材料可完全包封所述陰極催化劑層和/或所述陽極催化劑層。所述阻擋材料可單獨(dú)包封陰極催化劑粒子的至少一部分。所述阻擋層包括氧化石墨烯(go)薄片和離聚物粘合劑。

2、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，公開了一種在聚合物電解質(zhì)水電解槽中形成阻擋材料層的方法。所述方法可包括將阻擋材料混合物施加到陰極催化劑層上。所述方法進(jìn)一步包括將聚合物電解質(zhì)膜施加到所述阻擋材料混合物上以形成阻擋材料層。所述阻擋材料層被配置為阻止不想要的離子或分子通過聚合物電解質(zhì)水電解槽的擴(kuò)散。所述阻擋材料混合物包括氧化石墨烯(go)薄片和離聚物粘合劑。

技術(shù)特征：

1.一種聚合物電解質(zhì)水電解槽，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋層包括氧化石墨烯(go)薄片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述離子或分子包括h2氣體、o2氣體、oh*自由基、ooh*自由基、其它自由基、h2o分子、多原子分子、金屬配合物和/或金屬離子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋層含有一種或多種材料的一個(gè)或多個(gè)層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述一種或多種材料包括氧化石墨烯(go)薄片。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述一種或多種材料包括離聚物粘合劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述一個(gè)或多個(gè)層的數(shù)量為1至10層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述第一阻擋層的厚度為20nm至5μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋層覆蓋所述陰極催化劑層和所述聚合物電解質(zhì)膜之間的整個(gè)界面。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋層包括阻擋材料、第一離聚物材料和任選自由基清除劑。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述自由基清除劑包括二氧化鈰納米粒子。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋層包括具有0.5至30nm直徑的平均尺寸的納米孔，并且所述納米孔被配置為允許離子傳輸。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋層包括離聚物和阻擋材料的混合物。

14.一種聚合物電解質(zhì)水電解槽，其包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋材料完全包封所述陰極催化劑層的外表面。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聚合物電解質(zhì)水電解槽，其中所述阻擋材料單獨(dú)包封所述陰極催化劑粒子的至少一部分。

17.一種在聚合物電解質(zhì)水電解槽中形成阻擋材料層的方法，所述方法包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一施加步驟經(jīng)由刮涂執(zhí)行。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二施加步驟經(jīng)由熱壓執(zhí)行。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氧化石墨烯(go)薄片是單層氧化石墨烯(go)薄片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及聚合物電解質(zhì)水電解槽氧化石墨烯薄片阻擋材料。聚合物電解質(zhì)水電解槽(PEWE)。PEWE包括陰極催化劑層、陽極催化劑層以及在陽極催化劑層和陰極催化劑層之間并將陽極催化劑層與陰極催化劑層分隔開的聚合物電解質(zhì)膜。PEWE進(jìn)一步包括阻擋層，該阻擋層設(shè)置在陰極催化劑層之間并且被配置為阻止不想要的離子或分子通過聚合物電解質(zhì)水電解槽的擴(kuò)散。

技術(shù)研發(fā)人員：B·斯圖邁爾,C·約翰斯頓,D·基恰耶夫,J·布拉滕,程磊,M·科恩布魯斯,N·P·克萊格,S·梅拉齊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：羅伯特·博世有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10