專利名稱：基于3維質(zhì)子導(dǎo)體的有序化單電極和膜電極及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維(3D)質(zhì)子導(dǎo)體，由該結(jié)構(gòu)質(zhì)子導(dǎo)體制備成的有序化單電極，再將兩個有序化單電極組合成有序化膜電極。該膜電極特別適用于燃料電池。本發(fā)明還涉及該種3維質(zhì)子導(dǎo)體、有序化單電極、有序化膜電極的制備方法。
背景技術(shù)：
在能源危機(jī)日益嚴(yán)重的今天，質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange MembraneFuel Cell簡稱PEMFC)作為ー種新型的能源裝置以其節(jié)能、無污染、啟動迅速等諸多優(yōu)點(diǎn) 備受人們的關(guān)注，成為世界各國競相研究的熱點(diǎn)。質(zhì)子交換膜(PEM)是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件之一，在PEMFC中起傳導(dǎo)質(zhì)子、隔離燃料和氧化劑、防止電子短路等作用，因此對PEM性能有諸多要求。其中主要包括優(yōu)良的質(zhì)子傳導(dǎo)性能，以減小電池內(nèi)阻，減小歐姆過電位，提高電池效率；良好的水合與脫水性能，水分子在膜表面有足夠大的擴(kuò)散速度，防止局部脫水；膜表面與催化層結(jié)合良好；良好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性等。目前對質(zhì)子交換膜的研究主要集中在兩個方面一是對現(xiàn)有的全氟磺酸膜進(jìn)行改性；ニ是研制新型、低成本、無氟的聚合物質(zhì)子交換膜。如Kim等(Journal of Power Sources, 2004, 135; 66-71)采用共混法制得 Nafion /PVDF 復(fù)合膜。Adjemian 等(Chem Mater, 2006, 18; 2238-2248)通過在Nafion溶液中參入無機(jī)氧化物微粒(Si02、Ti02、A1203、ZrO2)制得復(fù)合膜，研究發(fā)現(xiàn)以SiO2和TiO2參雜的復(fù)合膜作為電池質(zhì)子交換膜吋，電池電極在130°C耐CO能力比Nafion膜電池電極強(qiáng)，但無機(jī)物的加入對膜的機(jī)械性能有負(fù)面影響。何榮恒等對磷酸參雜的ab-PBI膜在不同條件下的質(zhì)子電導(dǎo)率進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在一定溫度和濕度下，磷酸的參雜量越高，膜的質(zhì)子電導(dǎo)率越高。但論其綜合性能還是全氟磺酸膜要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他膜。武漢理工大學(xué)木士春等(ZL 200810046954.0)制備了ー種多孔Nafion膜，通過在孔洞中添加催化劑，制得了ー種具有反氣體滲透層及增濕功能的質(zhì)子交換膜。近期，清華大學(xué)朱浄等(Advanced Materials 2008. 20. 1644-1648)通過不同方法制備了單根的Nafion納米纖維，測試了其質(zhì)子傳導(dǎo)速率，發(fā)現(xiàn)在直徑小于2. 5mm吋，隨著直徑的減小，纖維的質(zhì)子傳導(dǎo)速率急劇增加，在298k時最大傳導(dǎo)速率I. 21 μ A/ μ m2，是傳統(tǒng)電池膜的10000倍。研究認(rèn)為質(zhì)子傳導(dǎo)速率的提高是由于形成納米纖維過程時中對磺酸基團(tuán)和氟的擠壓使其有了規(guī)則的趨向性，更有利于質(zhì)子的傳遞。由于納米導(dǎo)質(zhì)子高聚物纖維具有導(dǎo)質(zhì)子高聚物膜所無法相比的質(zhì)子傳導(dǎo)效率，如通過在導(dǎo)質(zhì)子高聚物膜表面生長導(dǎo)質(zhì)子高聚物纖維，并在導(dǎo)質(zhì)子高聚物纖維表面鍍上納米活性金屬薄膜，構(gòu)建燃料電池3D膜電極，可以極大地増加質(zhì)子導(dǎo)體與催化層之間的接觸面積，加快質(zhì)子傳輸和傳質(zhì)，使三相界面反應(yīng)所需要的各種反應(yīng)物種以及反應(yīng)產(chǎn)物更容易得到擴(kuò)散，有利于提高催化劑的利用率，在不影響質(zhì)子傳導(dǎo)效率條件下大幅減少貴金屬催化劑及導(dǎo)質(zhì)子高聚物的用量。真空蒸鍍技術(shù)是將待成膜的金屬或者合金置于真空中進(jìn)行蒸發(fā)，蒸汽從真空室轉(zhuǎn)移，在低溫零件上凝結(jié)。由于是真空環(huán)境，金屬蒸汽到達(dá)被鍍材料表面不會氧化。金屬蒸氣沉積，容易深入被鍍的纖維陣列深層，而且厚度可控，鍍層更薄、更加均勻，在提高性能同時還能減少活性金屬尤其是貴金屬的用量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于3維(3D)質(zhì)子導(dǎo)體的有序化單電極和有序化膜電扱。本發(fā)明還提供該3D質(zhì)子導(dǎo)體、單電極及膜電極的制備方法。即以獲得的具有高分子聚合物納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3D質(zhì)子導(dǎo)體為基礎(chǔ)，通過在納米纖維陣列表面覆合一層納米活性金屬薄膜層制備有序化單電極，再將兩個單電極組合構(gòu)成有序化膜電極。圖I所示為3D質(zhì)子導(dǎo)體。本發(fā)明的3D質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維表面通過真空蒸鍍技術(shù)均勻地鍍上ー層活性金屬催化劑，構(gòu)成有序化單電極如圖2所示。如附圖3所示，膜電極的特點(diǎn)是其兩側(cè)生長著納米纖維陣列，在纖維表面有一層均勻的納米活性金屬催化層，適用于做燃料電池的膜電極。真空蒸鍍技術(shù)是金屬真空蒸氣沉積，容易深入被鍍的纖維陣列深層，使鍍層更薄、更均勻，提高貴金屬或其合金催化性能同時還能減少活性金屬催化劑的用量。制備的膜電極，可以在保證質(zhì)子傳導(dǎo)效率的同時極大的増加催化層面積，増大催化層中 三相界面的面積，有利于傳質(zhì)、提高催化劑的利用率，減少活性金屬催化劑及導(dǎo)質(zhì)子高聚物的用量。本發(fā)明采用的ー種具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體，其成分為導(dǎo)質(zhì)子高聚物，它由在質(zhì)子導(dǎo)體膜的一側(cè)定向生長著其質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列構(gòu)成，該3維質(zhì)子導(dǎo)體同時作為質(zhì)子交換膜及催化劑層中具有定向纖維狀排布特征的質(zhì)子導(dǎo)體使用。其中，所述的質(zhì)子導(dǎo)體材料包括具有磺酸基團(tuán)的全氟磺酸樹脂(如美國DuPont公司的Nafion,包括各種長短鏈的Nafion);部分氟化的質(zhì)子交換樹脂,如Ballard公司生產(chǎn)的BAM3G ;及非氟化的質(zhì)子交換樹脂，所述的非氟化的質(zhì)子交換樹脂是磺化聚砜類樹脂、磺化聚苯硫醚樹脂、磺化聚苯并咪唑、磺化聚磷腈、磺化聚酰亞胺樹脂、磺化聚苯こ烯樹脂或磺化聚醚醚酮樹脂。所述的質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維直徑小于500納米，優(yōu)選直徑為1(Γ200納米；長度小于10微米，優(yōu)選長度為50納米 I微米。作為質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維基底的質(zhì)子交換膜厚度小于100微米。本發(fā)明的一種有序化單電扱，以具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體為基底，其特征在干在納米質(zhì)子導(dǎo)體纖維表面均勻鍍有一層納米活性金屬催化劑，厚度小于20nm，優(yōu)選厚度為O. Γ10納米。本發(fā)明所述納米金屬薄膜也可具有多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有序化膜電極，以具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體為基底，其特征在于膜電極兩側(cè)生長著質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列，并在有質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列的納米纖維表面均勻鍍有活性金屬催化劑層。本發(fā)明所用的活性金屬催化劑為貴金屬單質(zhì)或貴金屬合金，所述貴金屬合金為MxNy 或 MxNyOz，其中 Μ、N、O 分別為 Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、Fe、Cr、Ni、Co、Mn、Cu、Ti、Sn、V、Ga及Mo中的任一金屬兀素，Μ、Ν、0三者互不相同,但至少有一種為貴金屬鉬，x、y和z為催化劑中各金屬質(zhì)量比，其數(shù)值分別為大于O至100,且x+y=100或x+y+z=100,所述的貴金屬單質(zhì)為Pt、Ru、Pd、Rh、Ir和Os中的任意一種。本發(fā)明的ー種具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體的制備方法步驟如下1)將洗凈、烘干的一端封孔的模板，孔道向上放入培養(yǎng)皿，將培養(yǎng)皿放入真空烘箱，供箱溫度定在3(T80°C，抽到真空到O. I大氣壓以下，然后加入導(dǎo)質(zhì)子高聚物溶液，靜置，待溶液充分浸入模板孔道后，調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，在3(T80°C標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣氣氛下烘干，烘干后，將烘箱溫度上調(diào)至9(T240°C恒溫使之玻璃化，然后自然冷卻，一起取出模板和導(dǎo)質(zhì)子高聚物膜坯樣，放入腐蝕液中腐蝕到模板從導(dǎo)質(zhì)子高聚物膜坯樣上自然脫落；
2)去離子水清洗干凈步驟I)中制備的坯樣，再放入裝有去離子水的培養(yǎng)皿中，有纖維的膜面向上浸沒在去離子水中，用凍干機(jī)凍干即得到在質(zhì)子交換膜單側(cè)表面有質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列的3D結(jié)構(gòu)質(zhì)子導(dǎo)體。采用凍干法的作用在于，在真空冷凍的條件下蒸干水分，使納米纖維充分分散，從而避免了納米晶須的相互糾纏和團(tuán)聚；
本發(fā)明的有序化單電極的制備方法步驟如下金屬或者合金靶材放入真空蒸鍍儀器中，將具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體放入樣品室中蒸鍍，纖維陣列面向下，對著靶材，密封蒸鍍室，用機(jī)械泵抽真空，待蒸鍍室真空度小于5Pa后，改用分子泵抽到小于 5X KT4Pa后，控制電子束電流為1(Γ40Α，在3維質(zhì)子導(dǎo)體具有纖維的一面以及纖維表面均勻鍍上ー層活性金屬催化劑即得到單電扱。本發(fā)明的有序化膜電極的制備方法步驟如下
1)取ー個上述的有序化單電極，在具有質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列面的反面處滴加數(shù)滴導(dǎo)質(zhì)子高聚物溶液，使其鋪滿整個面，再將另ー個有序化單電極具有質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列面的反面貼于其上，置于烘箱烘干，制得膜電極；2)采用聚四氟こ烯疏水處理的碳紙作為氣體擴(kuò)散層，將碳紙浸入到聚四氟こ烯疏水劑中，時間為5 10分鐘，并在34(T350°C下煅燒20 30分鐘，其中聚四氟こ烯疏水劑的固含量20 wt9T30wt% ;之后，再在其一側(cè)涂敷一層由聚四氟こ烯和導(dǎo)電碳黑微粒組成的微孔復(fù)合材料，構(gòu)成微孔層，其中聚四氟こ烯的固含量為20 wt9T30wt% ;經(jīng)34(T350°C下煅燒20 30分鐘后成型，得到預(yù)處理的氣體擴(kuò)散層；
3)將步驟I)所得膜電極與兩片步驟2)經(jīng)過預(yù)處理的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行熱壓或冷接觸，獲得燃料電池膜電極，熱壓的壓カf 4MPa，溫度9(Tl20°C，時間6(Tl20秒。將制備的膜電極組裝成單電池，進(jìn)行電性能測試測試過程如下
單電池組裝及測試將膜電極、集流板、端板及密封材料組裝成單電池。單電池操作條件為
(1)直接氫燃料電池(PEMFC)=H2/空氣，空氣背壓為O ;陽極增濕，增濕度為(Γ100% ;單電池工作溫度為6(Tl00°C，增濕溫度為6(Tl00°C ；
(2)直接甲醇燃料電池(DMFC):陽極甲醇濃度為2摩爾，流量為5毫升/分鐘，陰極為空氣，背壓為O。與現(xiàn)有的背景技術(shù)相比，本發(fā)明的膜電極具有以下的優(yōu)點(diǎn)
I、由于納米導(dǎo)質(zhì)子高聚物纖維具有導(dǎo)質(zhì)子高聚物膜所無法相比的質(zhì)子傳導(dǎo)效率，可以減少導(dǎo)質(zhì)子高聚物的用量。2、表面生長導(dǎo)質(zhì)子高聚物纖維，可以極大的増加膜層與催化層之間的接觸面積，増加三相反應(yīng)界面和傳質(zhì)能力，以提高催化劑的利用率，從而大幅減少催化劑的用量。3、通過真空蒸鍍技術(shù)可以在質(zhì)子導(dǎo)體具有纖維的一面以及纖維表面可控地獲得更薄、更均勻活性金屬催化劑層，減少活性金屬特別是貴金屬(如Pt等)催化劑的用量。


圖I是3維質(zhì)子導(dǎo)體示意圖
圖2是經(jīng)真空蒸鍍以后納米纖維表面鍍有納米活性金屬層的有序化單電極示意圖 圖3具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維有序化膜電極示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。以下實(shí)施例中預(yù)處理的氣體擴(kuò)散層是按上述方法做的。實(shí)施例I
用こ醇將兩片孔徑為70nm厚度I微米的氧化鋁模板清洗干凈、烘干后孔道向上分別放入直徑5cm的培養(yǎng)皿，將培養(yǎng)皿放入真空烘箱。烘箱溫度定在50°C，抽真空到O. I個大氣壓。待烘箱內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，在真空環(huán)境下，加入40暈升質(zhì)量濃度5%的Nafion溶液。靜置5分鐘。待溶液充分浸入模板孔道，調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。在50°C標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣氣氛下烘36小吋。烘干后，將烘箱溫度上調(diào)至120°C恒溫20分鐘使之玻璃化。自然冷卻，一起取出模板和Nafion交換膜,放入質(zhì)量濃度5%的磷酸溶液中,腐蝕掉氧化鋁模板。用去離子水清洗干凈，再放入裝有去離子水的培養(yǎng)皿中，纖維膜面向上浸沒在去離子水中，采用普適凍干機(jī)凍干即得到單側(cè)表面有納米纖維陣列的3D結(jié)構(gòu)質(zhì)子導(dǎo)體。其中，質(zhì)子交換膜平均厚10微米，納米纖維平均直徑為64nm，平均高度為O. 89微米。
將Pt靶材放入蒸鍍室，將ー個3D結(jié)構(gòu)質(zhì)子導(dǎo)體放入樣品室，真空蒸鍍室抽真空到4X10—4帕，電子束電流27A，蒸鍍約15秒，在質(zhì)子導(dǎo)體具有纖維的一面以及纖維表面均勻鍍ー層約I. 2nm的活性金屬Pt催化劑，制得ー個Pt載量為O. 05毫克/厘米2的單電扱。用同樣的方法蒸鍍8分鐘，鍍層厚度約為3. 7nm,制備另ー個Pt載量為O. 15毫克/厘米2的單電極。取一個單電扱，在纖維面的背面滴加數(shù)滴Nafion溶液，使其鋪滿整個面，再將另一個單電極纖維面的背面貼于其上，置于80°C烘箱烘干，即得到膜電極。將膜電極與兩片經(jīng)過預(yù)處理的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行熱壓，獲得高性能燃料電池膜電極。熱壓的壓カ24MPa，溫度110°C，時間80秒。陽極Pt載量為O. 05毫克/厘米2;陰極Pt載量為O. 15毫克/厘米2。將制備的膜電極組裝成單電池。單電池操作條件為 /空氣，空氣背壓為O ;陰極、陽極100%增濕；單電池工作溫度為75°C，增濕溫度為75で。測試結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.ー種具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體，其成分為導(dǎo)質(zhì)子高聚物，其特征是在作為3維質(zhì)子導(dǎo)體基底的質(zhì)子交換膜的一側(cè)定向生長和排列著導(dǎo)質(zhì)子高聚物納米纖維陣列。
2.如權(quán)利要求I所述的具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體，其特征在于所述的質(zhì)子導(dǎo)體材料包括具有磺酸基團(tuán)的全氟磺酸樹脂、部分氟化的質(zhì)子交換樹脂BAM3G及非氟化的質(zhì)子交換樹脂，所述的非氟化的質(zhì)子交換樹脂是磺化聚砜類樹脂、磺化聚苯硫醚樹脂、磺化聚苯并咪唑、磺化聚磷腈、磺化聚酰亞胺樹脂、磺化聚苯こ烯樹脂或磺化聚醚醚酮樹脂。
3.如權(quán)利要求I所述的具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體，其特征在于所述的質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維直徑小于500納米，長度小于10微米。
4.如權(quán)利要求I所述的具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體，其特征在于所述的質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維直徑為KT200納米，長度為50納米 2微米。
5.如權(quán)利要求I所述的所述的具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體，其特征在于作為質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維基底的質(zhì)子交換膜厚度小于100微米。
6.一種有序化單電極，其特征在于以具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體為基底，通過磁控濺射技術(shù)在納米質(zhì)子導(dǎo)體纖維表面均勻鍍有一層納米活性金屬催化劑，鍍層厚度小于20nm。
7.如權(quán)利要求6所述的有序化單電極，其特征在于所述的鍍層厚度為0.no納米。
8.如權(quán)利要求6或7所述的ー種有序化單電極，其特征在于所述的活性金屬催化劑為貴金屬單質(zhì)或貴金屬合金，所述貴金屬合金為MxNy或MxNyOz，其中M、N、O分別為Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、Fe、Cr、Ni、Co、Mn、Cu、Ti、Sn、V、Ga 及 Mo 中的任一金屬元素，M、N、O 三者互不相同，但至少有一種為貴金屬鉬，X、y和z為催化劑中各金屬質(zhì)量比，其數(shù)值分別為大于O至100,且x+y=100或x+y+z=100,所述的貴金屬單質(zhì)為Pt、Ru、Pd、Rh、Ir和Os中的任意ー種。
9.一種有序化膜電極，以具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體為基底，其特征在于膜電極兩側(cè)生長著質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列，并在有納米纖維陣列的面均勻鍍有活性金屬催化劑層。
10.如權(quán)利要求I所述的ー種具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體的制備方法，其特征在于制備步驟如下 1)將洗凈、烘干的一端封孔的模板，孔道向上放入培養(yǎng)皿，將培養(yǎng)皿放入真空烘箱，供箱溫度定在3(T80°C，抽到真空到0. I大氣壓以下，然后加入導(dǎo)質(zhì)子高聚物溶液，靜置，待溶液充分浸入模板孔道后，調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，在3(T80°C標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣氣氛下烘干，烘干后，將烘箱溫度上調(diào)至9(T240°C恒溫使之玻璃化，然后自然冷卻，一起取出模板和導(dǎo)質(zhì)子高聚物膜坯樣，放入的腐蝕液中腐蝕到模板從膜坯樣上自然脫落； 2)去離子水清洗干凈步驟I)中制備的膜坯樣，再放入裝有去離子水的培養(yǎng)皿中，有纖維的膜面向上浸沒在去離子水中，用凍干機(jī)凍干，即得到在質(zhì)子交換膜單側(cè)表面有質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列的3維結(jié)構(gòu)質(zhì)子導(dǎo)體。
11.如權(quán)利要求6所述的有序化單電極的制備方法，其特征在于，制備步驟如下鉬金屬或者合金靶材放入真空蒸鍍儀器中，將具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體放入樣品室中蒸鍍，在3維質(zhì)子導(dǎo)體具有纖維的一面以及纖維表面均勻鍍上ー層活性金屬催化劑即得到單電極，其中真空蒸鍍室抽真空到小于5X10_4Pa后，控制電子束電流為1(T40A。
12.如權(quán)利要求9所述的ー種有序化膜電極的制備方法，其特征在于制備步驟如下 1)取一個權(quán)利要求6所述的有序化單電極，在具有質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列面的反面處滴加數(shù)滴導(dǎo)質(zhì)子高聚物溶液，使其鋪滿整個面，再將另ー個有序化單電極具有質(zhì)子導(dǎo)體納米纖維陣列面的反面貼于其上，置于烘箱烘干，制得膜電極； 2)采用聚四氟こ烯疏水處理的碳紙作為氣體擴(kuò)散層，將碳紙浸入到聚四氟こ烯疏水劑中，時間為5 10分鐘，并在34(T350°C下煅燒2(T30分鐘，其中聚四氟こ烯疏水劑的固含量.20 wt9T30wt% ;之后，再在其一側(cè)涂敷一層由聚四氟こ烯和導(dǎo)電碳黑微粒組成的微孔復(fù)合材料，構(gòu)成微孔層，其中聚四氟こ烯的固含量為20 wt9T30wt% ;經(jīng)34(T350°C下煅燒20 30分鐘后成型，得到預(yù)處理的氣體擴(kuò)散層； 3)將步驟I)所得膜電極與兩片步驟2)經(jīng)過預(yù)處理的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行熱壓或冷接觸，獲得燃料電池膜電極，熱壓的壓カf 4MPa，溫度9(Tl20°C，時間6(Tl20秒。
全文摘要
基于3維質(zhì)子導(dǎo)體的單電極和膜電極及制備方法。首先制備一種具有納米纖維陣列結(jié)構(gòu)的3維質(zhì)子導(dǎo)體，然后將該3維質(zhì)子導(dǎo)體制備成有序化單電極，再將兩個單電極組合成有序化燃料電池膜電極。該單電極的特點(diǎn)是以3維結(jié)構(gòu)質(zhì)子導(dǎo)體為基礎(chǔ)，采用真空蒸鍍技術(shù)在納米纖維表面均勻蒸鍍一層納米活性金屬催化劑，該膜電極的特點(diǎn)在于膜電極兩側(cè)生長著納米纖維陣列，在納米纖維陣列面均蒸鍍有一層納米活性金屬催化劑。本膜電極雙面具有納米纖維陣列，保證質(zhì)子傳導(dǎo)效率的同時極大地增加催化層面積，有利于傳質(zhì)，減少質(zhì)子導(dǎo)體的用量。同時，采用蒸鍍技術(shù)，納米活性金屬薄膜厚度可控且均勻，在提高貴金屬或其合金催化性能同時大幅減少活性金屬催化劑的用量。
文檔編號H01M4/94GK102738477SQ20121019791
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者木士春, 潘牧, 袁慶 申請人:武漢理工大學(xué)