專利名稱：燃料電池電極催化劑涂布方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源、發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及燃料電池的制造技術(shù)。
目前一般用涂復(fù)，噴漆，印刷，滾壓等方法制造電極。意大利米蘭德·諾拉有限公司申請(qǐng)的專利(98109696)公開(kāi)了一種適用于固體聚合物電解質(zhì)燃料電池的改進(jìn)電極，該電極包括薄、多孔、扁平的導(dǎo)電基片，該基片的一側(cè)涂覆有由低表面積導(dǎo)電碳與第一疏水劑相混合而形成的預(yù)涂層，該預(yù)涂層上涂覆有由載于高表面積導(dǎo)電碳上的鉑與第二疏水劑相混合而形成的催化層。該技術(shù)的缺點(diǎn)是涂復(fù)工藝復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，最終使電池堆的各個(gè)單電池的性能差別很大，進(jìn)而影響堆的性能。
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所申請(qǐng)的專利(98108618)公開(kāi)的一種制造電極的方法是采用催化劑和聚四氟乙烯乳液混合，高度分散然后抽濾，再將該混合物轉(zhuǎn)移到氣體擴(kuò)散層上，經(jīng)30-130℃下真空干燥，燒結(jié)，然后表面填充聚合物電解質(zhì)，再經(jīng)真空干燥制備燃料電池薄電極。這種方法的缺點(diǎn)是(1)噴涂不均勻(2)汽化操作氣膠漂浮，工作環(huán)境差。日本電池株式會(huì)社申請(qǐng)的專利(98124970)涉及含有固體高分子電解質(zhì)和催化粒子的多孔型固體高分子電解質(zhì)—催化復(fù)合電極，公開(kāi)了在固體高分子電解質(zhì)中的離子傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散分布具有電子傳導(dǎo)性的物質(zhì)，但是并末提及催化劑涂布方法。
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種燃料電池電極催化劑涂布方法，采用浸漬法制備電極，使其提高電極制造過(guò)程自動(dòng)化水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善工作環(huán)境。
本發(fā)明提出的一種燃料電池電極催化劑涂布方法，其特征在于，包括以下步驟1)將預(yù)處理完畢的極薄催化層片基(可以是碳制品和多孔金屬、非金屬制品)置于原料層支架；2)利用浸漬槽電控裝置；將浸漬槽內(nèi)的催化劑溶液保持為液態(tài)；3)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置，使催化層片基向前移動(dòng)；4)將所說(shuō)的催化層片基經(jīng)過(guò)壓滾，以保證催化劑浸漬完全填充片基；5)所說(shuō)的催化層片基經(jīng)過(guò)刮刀，保證催化劑浸漬層小于1毫米；6)所說(shuō)的催化層片基經(jīng)過(guò)預(yù)熱滾，蒸發(fā)過(guò)量的水份，使片基處于半干狀態(tài)；7)將來(lái)自防水層原料支架的防水層和催化劑在壓力為1-100Kg/cm2，溫度為50-200℃條件下復(fù)合滾合二為一；8)完成電極催化劑涂布。
所說(shuō)的催化層片基采用碳制品、多孔金屬、非金屬制品之一種。
本發(fā)明的關(guān)鍵之處在于用浸漬法分別制備電極的催化層和防水層，然后再將其熱壓或粘合為電極。其優(yōu)點(diǎn)是能保證電極元件的質(zhì)量和均勻性，特別適合大規(guī)模、自動(dòng)化生產(chǎn)。是降低電池成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境的有效途徑。
實(shí)施例1本發(fā)明的一種燃料電池電極催化劑涂布方法實(shí)施例1，包括以下步驟1)將多孔泡沫鎳薄帶催化層片基經(jīng)表面清洗后置于原料支架；2)利用浸漬槽電控裝置將浸漬池中的糊狀30％鉑—碳—水有機(jī)溶劑-催化劑溶液調(diào)到所需30℃溫度，粘度適中；3)啟動(dòng)傳動(dòng)裝置使0.3毫米的多孔泡沫鎳薄帶移動(dòng)至浸漬池內(nèi)；4)調(diào)節(jié)壓滾使0.3毫米的多孔鎳薄帶內(nèi)充滿糊狀催化劑；5)調(diào)節(jié)刮刀，使多孔鎳薄帶表面催化劑的厚度為50微米，并使多余的糊狀催化劑返回浸漬池復(fù)用；6)調(diào)節(jié)預(yù)熱滾，使帶狀催化層處于半干狀；7)用可調(diào)解壓力和溫度的復(fù)合滾將催化層與來(lái)自防水層原料支架的防水層在壓力為10Kg/cm2，溫度為80℃條件下合二為一層；8)將得到的完成催化劑涂布的電極密閉封裝，供下一工序制造電極—膜—電極三合一配件用。
實(shí)施例2
本發(fā)明的一種燃料電池電極催化劑涂布方法實(shí)施例2，包括以下步驟1)將碳紙薄帶催化層片基經(jīng)表面清洗后置于原料支架；2)利用浸漬槽電控裝置將浸漬池中的糊狀30％鉑—碳—水有機(jī)溶劑-催化劑溶液調(diào)到所需30℃溫度，粘度適中；3)啟動(dòng)傳動(dòng)裝置使0.5毫米的碳紙薄帶移動(dòng)至浸漬池內(nèi)；4)調(diào)節(jié)壓滾使0.5毫米的多孔鎳薄帶內(nèi)充滿糊狀催化劑；5)調(diào)節(jié)刮刀，使多孔鎳薄帶表面催化劑的厚度為30微米，并使多余的糊狀催化劑返回浸漬池復(fù)用；6)調(diào)節(jié)預(yù)熱滾，使帶狀催化層處于半干狀；7)用可調(diào)解壓力和溫度的復(fù)合滾將催化層與來(lái)自防水層原料支架的防水層在壓力為5Kg/cm2，溫度為150℃條件下合二為一層；8)將得到的完成催化劑涂布的電極密閉封裝，供下一工序制造電極—膜—電極三合一配件用。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池電極催化劑涂布方法，其特征在于，包括以下步驟1)將預(yù)處理完畢的極薄催化層片基置于原料層支架；2)利用浸漬槽電控裝置；將浸漬槽內(nèi)的催化劑溶液保持為液態(tài)；3)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置，使催化層片基向前移動(dòng)；4)將所說(shuō)的催化層片基經(jīng)過(guò)壓滾，以保證催化劑浸漬完全填充片基；5)所說(shuō)的催化層片基經(jīng)過(guò)刮刀，保證催化劑浸漬層小于1毫米；6)所說(shuō)的催化層片基經(jīng)過(guò)預(yù)熱滾，蒸發(fā)過(guò)量的水份，使片基處于半干狀態(tài)；7)將來(lái)自防水層原料支架的防水層和催化劑經(jīng)過(guò)壓力為1-100Kg/cm2，溫度為50-200℃條件下復(fù)合滾合二為一；8)完成電極催化劑涂布。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池電極催化劑涂布方法，其特征在于，所說(shuō)的催化層片基采用碳制品、多孔金屬、非金屬制品之一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于燃料電池的制造技術(shù)。包括:將預(yù)處理完畢的極薄催化層片基置于原料層支架;將浸漬槽內(nèi)的催化劑溶液保持為液態(tài);驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置,使催化層片基向前移動(dòng);將所說(shuō)的催化層片基經(jīng)過(guò)壓滾,以保證催化劑浸漬完全填充片基;再刮刀,預(yù)熱滾,使片基處于半干狀態(tài);將防水層和催化劑復(fù)合滾合二為一;完成電極催化劑涂布。本發(fā)明方法提高電極制造過(guò)程自動(dòng)化水平,提高產(chǎn)品質(zhì)量,改善工作環(huán)境。
文檔編號(hào)H01M4/88GK1388600SQ0111834
公開(kāi)日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2001年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者毛宗強(qiáng), 曾憲林, 王利生 申請(qǐng)人:北京飛馳綠能電源技術(shù)有限責(zé)任公司