專利名稱：制備催化劑層的油墨的制作方法
制備催化劑層的油墨本發(fā)明涉及制備用于電化學裝置的催化劑層的油墨。描述了包含 至少 一種有機溶劑的催化劑油墨，該有機溶劑具有對氧化降解穩(wěn)定的 官能團或取代基。該油墨用于制備電化學裝置，尤其是燃料電池、膜燃料電池(PEMFC、 DMFC)、電解槽或傳感器的催化劑層和電極。燃料電池在兩個電極處在分離的場所將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化成電 能、熱和水。作為燃料，有可能使用氫氣、富氫氣體或甲醇，而氧氣 或空氣充當氧化劑。燃料電池中能量轉(zhuǎn)換的過程具有尤其高的效率。 因此，燃料電池(PEMFC、 S0FC等)對活動、靜止和便攜式應(yīng)用顯得日 益重要。膜燃料電池(PEMFC、 DMFC等)尤其適合用于上述領(lǐng)域，原因 在于它們緊湊的構(gòu)造、它們的功率密度和它們的高效率。PEM燃料電池的關(guān)鍵構(gòu)件是膜電極組件(MEA)。膜電極組件具有夾層狀結(jié)構(gòu)并且通常包括五個層。圖l中示出了五層膜電極的示意性結(jié)構(gòu)。在此，陽極氣體擴散層(1 ) 與陽極催化劑層(2) —起在陽極一側(cè)上形成氣體擴散電極(GDE); 陰極氣體擴散層(5)與陰極催化劑層(4) 一起在陰極一側(cè)上形成氣 體擴散電極(GDE)。離子聚合物膜(3)設(shè)置在該兩個GDE之間。圖2中示出了三層催化劑涂覆的膜(CCM)的結(jié)構(gòu)。在此，催化劑 層(2 )和(4 )直接施加到膜(3 )上。在五層MEA的制備中，通常將兩個催化劑涂覆的氣體擴散層(或氣 體擴散電極，GDE)施加到離子聚合物膜(3)的前側(cè)和后側(cè)上并將它 們壓制在一起以產(chǎn)生MEA。然而，使用催化劑涂覆的離子聚合物膜(CCM) 制備MEA的方法也是已知的。在這種情況下，CCM通常與還沒有涂覆催 化劑的氣體擴散層(1 )和(5 )相結(jié)合。本發(fā)明描述了可以用于涂覆各種基材(例如離子聚合物膜、氣體 擴散層、碳纖維無紡布、聚合物膜、防粘膜等)的含催化劑的新型油 墨和糊劑。例如，這些經(jīng)涂覆的基材用于制備燃料電池用電極或膜電 極組件。用于催化劑油墨的各種組合物從專利文獻獲知。因此，EP797265B1描述了產(chǎn)生燃料電池用膜電極組件的油墨。所 使用的溶劑是異丙醇和甘油。US5， 869， 416描述了碳酸亞烷基酯例如碳酸亞丙酯作為用于催化 劑油墨的溶劑。EP622861B1公開了含烷氧基丙醇或芳氧基丙醇作為有機溶劑的電 極油墨。EP945910A2描述了包含兩種不混容的有機溶劑A和B的油墨。作為 溶劑A，使用一元或多元醇、二醇、二醇醚醇、二醇醚和其混合物。溶 劑B是非極性烴或稍有極性的溶劑。沒有描述叔醇。EP309337A1公開了含醇和水的電極油墨。離子聚合物溶于水和乙 醇，或異丙醇的混合物中。EP785588A2描述了含可升華孔隙形成劑的電極油墨。環(huán)己醇用作 醇類溶劑。EP731520A1揭示了含催化劑、離子聚合物和溶劑的油墨，其中水 用作溶劑。該油墨除了離子聚合物之外不包含其它有機組分。另外，EP945910A2/^開了含線性二醇(例如乙二醇、丙二醇)和 水的催化劑油墨。WO2004/054021描述了包含極性質(zhì)子惰性有機溶劑的油墨。含伯和/或仲醇(例如鏈烷二醇、二醇或glyercol)作為溶劑的油 墨具有固有的缺點；具體來說，它們具有不令人滿意的穩(wěn)定性。這些 伯或仲OH基在催化劑存在下在油墨中逐漸地反應(yīng)并且在大氣氧存在下 (即使存在痕量)會受到氧化侵蝕或降解。它們可以以這種方法進一 步氧化成，例如，醛、酮和羧酸。這種氧化過程可能導致油墨中產(chǎn)生 各種降解產(chǎn)物。鏈烷二醇的氧化降解從文獻獲知。在這種情況下仲或伯醇基首先 受到氧化。在其它階段中，這些中間體然后可以氧化成，例如，草酸
(C2跳)、乳酸(C3H603 )、丙酮醛(C3H402)或丙酮酸(C3H403)，并 且自動縮合可能最終發(fā)生而形成二氧化碳、 一氧化碳和乙酸。在這一分解過程中形成的有機酸與它們的鹽類似可能保留在催化 劑層中或保留在該催化劑的表面上。它們可能導致催化劑層或膜電極 組件的性能惡化并且可能必須通過麻煩的清洗過程從催化劑層上去掉。另外，所述的氧化過程可能影響催化劑油墨的存儲穩(wěn)定性并且引 起在儲存過程中油墨的粘度變化。因此，本發(fā)明的目的是提供在分解反應(yīng)方面具有高穩(wěn)定性并且具 有良好存儲穩(wěn)定性的催化劑油墨。油墨中降解或分解產(chǎn)物的形成應(yīng)該 得到阻止。這樣制備的催化劑層應(yīng)該具有高性能。該油墨應(yīng)該顯著地取決于所選的涂覆方法，油墨溶劑應(yīng)該可與水和/或離子聚合物溶液混 容，具有合適的沸點和適合的汽化值(EN)。根據(jù)本發(fā)明，通過提供對應(yīng)于權(quán)利要求1-13的催化劑油墨達到了 這一目的。該油墨的用途在權(quán)利要求14-17中進行了描述。本發(fā)明的油墨包含催化劑材料以及離子聚合物材料、水和至少一 種帶有官能團的有機溶劑，該官能團對油墨中的氧化降解是穩(wěn)定的。在第一個實施方案中，催化劑油墨的有機溶劑選自具有以下通式 的叔醇類R1 ( R2) C ( 0H ) R3其中R^曱基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、CH3(CH3) C ( 0H ) -、 CH3 ( CH3) C ( OH ) -CH2-、 CH3 ( CH3) C ( OH ) -CH2-CH2-、 CH「0-、 C2H5-0-、 C3H7-0-、苯基-0-、爺基-O-、 CH3-0-CH2-、 C2H5-0-CH2-、 C3HrO-CH2-、 CH3-CH (CH3) -O-CH廣、苯基-0-CH廣、千基-0-012-、 CH3 (C=0 ) -CH2-、 CH3 ( C=0 ) -CH2-CH2-、 CH「CH2 ( C=0 ) -CH2， CH3-0 ( 00 ) -CH廣、CH3CH2-0 (C=0) -CH2-、 HS03-、 HS03-CH2-、 HS03-CH2-CH2—， 112=甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、-012-0-013和113=曱基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、CH;(CH3) C ( 0H ) -、 CH3 ( CH3) C ( 0H ) -CH廣、CH3 ( CH3) C ( OH ) -CH2-CH2-、 CH廣O-、 C2H5-0-、 C3H「0-、苯基-0-、節(jié)基-O-、 CH3-0-CH2-、 C2H5-0-CH2-、 C3H7-0-CH2-、 CH廠CH (CH3) -O-CH廣、苯基-0-CH廣、節(jié)基-O-CH廣、CH3 (C=0 ) -CH廣、CH3 ( C=0 ) -CH廣CH廣、CH3-CH2 ( C-0 ) -CH2-CH3-0 ( C=0 ) -CH廣、CH3CH2-0 ( C=0 ) -CH廣、HS0!-、 HS0廣CH「、 HSO「CH2-CH2-。還可能使用這些溶劑的混合物。選自這類叔醇的優(yōu)選的溶劑是例如，叔丁醇、2-甲基-2-丁醇、2-曱基-2-戊醇、2， 3-二曱基-2-丁醇、2， 3-二甲基-2， 3-丁二醇、2， 4-二曱基-2，4-戊二醇、2，4-二曱基-2，4-己二醇、2， 5-二曱基己-2， 5-二醇、3-羥基-3-甲基-2-丁酮和4-羥基-4-甲基-2-戊酮(雙丙酮醇) 和它們的混合物。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)選自這類叔醇的溶劑在油墨中在催化劑存在下對 氧化降解是穩(wěn)定的。被其它官能團取代的叔醇也發(fā)現(xiàn)是有用的。叔醇的骨架可以按目 標方式通過引入其它適合的同樣應(yīng)該對氧化侵蝕穩(wěn)定的官能團進行改 性。適合的極性官能團是醚基(或烷氧基)(-0-R)、酮基(R-(C=0) -R )、酯基(R-C00R )或磺酸基(R-S03H )。此類附加官能團的引入能夠使叔醇的參數(shù)極性，溶解度，與水混 容性，蒸氣壓和汽化值(EN)得到調(diào)節(jié)。同時，保持了溶劑分子的親 水性0H基團，這樣獲得了與油墨中的水和離子聚合物材料的良好相容 性。此外，溶劑分子中的其它叔醇基團也是可能的，因為它們同樣對 氧化是穩(wěn)定的。此類分子中含兩個或三個叔醇基團的二醇或三醇同樣 產(chǎn)生良好的結(jié)果。在第二個實施方案中，本發(fā)明的催化劑油墨包含至少一種分子中含兩個酮基(R- ( C-0 ) -R )的有機溶劑(二酮)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些溶劑 的酮基同樣對油墨中的氧化降解是穩(wěn)定的。與水和離子聚合物具有一 定程度的混容性和相容性的脂族二酮是尤其有用的。
選自該脂族二酮類的適合的溶劑的實例是2， 3-丁二酮(二乙酰 基)、2，3-戊二酮(乙基曱基乙二醛)、2，4-戊二酮(乙酰丙酮)、 2，3-己二酮、2，4-己二酮、3，4-己二酮、2，5-己二酮、2,6-庚二酮、 3-甲基-2， 5-己二酮、3-乙基-2， 5-己二酮和它們的混合物。 脂族二酮也可以按與上述叔醇的混合物形式使用。 通常地，本發(fā)明的油墨溶劑(叔醇、脂族二酮或它們的混合物) 應(yīng)該可與水混容，優(yōu)選它們應(yīng)該可與水完全混容。另外，油墨溶劑應(yīng)該可與所使用的液體離子聚合物組合物的溶劑混容。包含根據(jù)本發(fā)明的溶劑(叔醇或脂族二酮或其混合物)的催化劑 油墨具有良好的長時間穩(wěn)定性。油墨的粘度在儲存過程中在較長的期 間內(nèi)即在若干星期或月份內(nèi)得到保持，并且催化劑的催化活性沒有受 油墨中的降解產(chǎn)物損害。可以省去電極或催化劑涂覆的膜的后續(xù)去污 過程。此外，催化劑油墨在噴涂和絲網(wǎng)印刷中顯示非常好的加工性能。 它們也可以用于貼花或轉(zhuǎn)印方法。使用本發(fā)明的催化劑油墨制備的催化劑層、電極和MEA在PEM燃料 電池中顯示良好的電性能值。以油墨的總重量計，根據(jù)本發(fā)明使用的有機溶劑在該催化劑油墨 中的存在量為l-90wt。/。，優(yōu)選5-80wt。/。，尤其優(yōu)選10-50wt。/。。該油墨的 其它成分是催化劑、離子聚合物材料和水，優(yōu)選去離子水。以該油墨 的總重量計，水在該油墨中的比例為l-50wt。/。，優(yōu)選5-25wt。/。。除了這些組分之外，本發(fā)明的油墨還可以另外包含添加劑如粘結(jié) 劑、共溶劑、濕潤劑、消泡劑、表面活性劑、抗沉降劑、防腐劑、孔 隙形成劑、均化劑、穩(wěn)定劑、pH值改進劑和其它物質(zhì)。另外，為了緩 沖離子聚合物的酸性基團，可以添加堿性試劑如氫氧化鈉(NaOH)或 氫氧化鉀(KOH)。為了制備本發(fā)明的油墨，將各組分，即含貴金屬的催化劑(例如 50wt°/。 Pt/C、 Pt黑、PtRu黑等)，液體離子聚合物組合物(例如得自 DuPont的Nafion⑧溶液)，去離子水和有機溶劑(叔醇、脂族二酮或
其混合物)稱量加入適合的容器中并分散或均化。作為分散裝備，使 用產(chǎn)生高剪切力的設(shè)備(高速攪拌器、輥磨機、珠磨機等)。本發(fā)明的油墨可以直接施加到離子聚合物膜上。然而，它也可以施加到市售氣體擴散層(例如碳纖維紙、碳纖維無紡布、GDL、背襯) 上或其它基材材料(例如聚合物膜)上。為此，有可能使用各種涂覆 方法如刮刀涂覆、噴涂、輥涂、刷涂、絲網(wǎng)印刷、模版印刷或膠板印 刷。適合的涂覆方法例如在美國專利5， 861， 222中進行了描述。在干燥之后(通常在50-15(TC的溫度下)，催化劑層良好地與所 有常用的基材材料粘附，尤其是與離子聚合物膜粘附。離子聚合物膜通常地包含質(zhì)子導電聚合物材料。優(yōu)選使用帶有酸 性官能團，尤其是磺酸基團的四氟乙烯-氟乙烯基醚共聚物。此類材料 例如以商品名Naf ion ( DuPont )或Flemion⑧(Asahi Glass Co.)在 市場上銷售。然而，還可能使用其它的，尤其是無氟的離子聚合物材 料如磺化的聚醚酮或芳基酮或聚苯并咪唑。此外，也可以使用陶瓷膜 和其它高溫膜。通常地，油墨中的離子聚合物材料應(yīng)該用于液體組合物即溶解或 分散在適合的溶劑中。許多含氟離子聚合物材料可以呈水溶液形式按 各種濃度獲得。溶液的離子聚合物含量通常為5-30wt%，以該溶液的總 重量計。另外，也可以使用以水分散體形式提供的離子聚合物材料。 此類分散體例如由DuPont以品名"Nafion PFSA聚合物分散體"銷售 并且通常具有5-30wt% (以該分散體的總重量計)的離子聚合物含量。此外，具有不同當量重量(EW)的離子聚合物也由各種制造商提供。作為催化劑材料，有可能使用燃料電池領(lǐng)域中已知的所有電催化 劑。在擔載催化劑的情況下，使用細碎的導電性碳作為栽體，優(yōu)選使 用炭黑或石墨。使用的催化活性組分是元素周期表鉑族元素(Pt、 Pd、 Ag、 Au、 Ru、 Rh、 0s、 Ir)或其合金。催化活性金屬可以含有其它合 金添加劑(alloying addition)如鈷、鉻、鴒或鉬。通常使用擔載催 化劑(例如50wt。/。 Pt/C)，其中催化活性鉑族金屬已經(jīng)以細碎形式施
加到導電性碳栽體的表面上。然而，具有高表面積的無栽體催化劑如鉑黑或鉑粉也可以用于制備電極層。適合的電催化劑在EP 743 092 B 1 和DE 44 43 701中進行了描述。取決于催化劑層的厚度，在反應(yīng)層中O. 05-5mg貴金屬/cm2的每 單位面積濃度是可能的。在干燥之后催化劑層的厚度為大約5-IOO微 米，優(yōu)選5-5Q^:米。為了測定燃料電池中的電性能，在PEM完全電池試驗中檢驗使用 本發(fā)明的催化劑油墨制備的膜電極組件。在此，使用氫氣和空氣(壓 力3巴)操作PEM燃料電池并且測定特征曲線(電壓/電流密度曲線)。 從這一特征曲線，測定在500mA/cii^的電流密度下的電池電壓作為該電 池的電催化性能的量度。以下實施例將說明本發(fā)明實施例 實施例l稱量出以下組分并利用分散設(shè)備加以均化 0. 75g 擔載的Pt催化劑(50% Pt/C，得自Umicore，Hanau) 3. 25g Nafion⑧溶液(11. 3%的水溶液，得自DuPont， USA )9.00g 水(去離子)12. OOg 4-羥基-4-甲基-2-戊酮(得自Merck-Schuchardt， Hohenbruim/Munich ) 25. 00 g這一油墨中催化劑/Nanon⑧的重量比大約為2: 1。通過噴涂將油 墨施加到呈正方形的Nafion⑧NR 111離子聚合物膜(得自DuPont， USA ) 的陽極一側(cè)和陰極一側(cè)，隨后在90。C下干燥，該正方形具有7. 07cm的 邊緣長度(活性電池面積50 cm2)。催化劑層對離子聚合物膜的粘 附發(fā)現(xiàn)是非常好的。不必進行除去任何分解產(chǎn)物的該催化劑涂覆的膜 (CCM)的后處理。在干燥之后，將該CCM放置在兩個氣體擴散層 (TGPH-060，得自Toray， Japan)之間并且在氫氣/空氣操作中按PEM 完全電池測量。在500mA/cm2的電流密度下，測得762mV的電池電壓(功 率密度0.38W/cm2)?？侾t裝載量(陽極和陰極)是O. 44mg Pt/cm2。實施例2稱量出以下組分并利用分散設(shè)備加以均化 3. OOg 擔載的Pt催化劑(50% Pt/C，得自Umicore，Hanau)1 3. 275g Naf ion⑧溶液(11. 3%的水溶液，得自DuPont， USA ) 6.70g 水(去離子) 17. 25g 叔丁醇(得自Merck，Darmstadt ) 40. 225g通過絲網(wǎng)印刷將油墨施加到兩個呈正方形的氣體擴散層上 (Sigracet 21BC型；得自SGL， Mei t ingen， DE )，隨后干燥，該正方 形具有7. 07 cm的邊緣長度(活性電池面積50cm2)。無需除去殘余 物的電極沖洗。將離子聚合物膜(厚度50微米)放置在該兩個電極 之間并隨后壓制該組合以形成五(fife)層膜電極組件(MEA)。總Pt 裝載量是O. 54mg Pt/cm2。以這種方法制備的MEA在PEM完全電池試驗中 進行測量。在500 mA/cm2的電流密度下，獲得700mV的電池電壓(功率 密度0. 35 W/cm2)。實施例3 稱量出以下組分并加以均化 0. 50g 擔載的Pt催化劑(50%Pt/C，得自Umicore，Hanau)2.20g Nanon⑧溶液(11. 3%的水溶液，得自DuPont， USA )2.20g 水(去離子)19. 60g2，5- 己 二 酮(；f尋 自 Merck-Schuchardt， Hohenbrurm/Munich ) 24. 50g通過噴涂將油墨施加到呈正方形的Nafion⑧NR lll離子聚合物膜 (得自DuPont，USA)的陽極一側(cè)和陰極一側(cè)，隨后在90X:下干燥，該 正方形具有7. 07cm的邊緣長度(活性電池面積50cm2)。催化劑層對 離子聚合物膜的粘附發(fā)現(xiàn)是非常好的。不必進行除去任何分解產(chǎn)物的 該催化劑涂覆的膜(CCM)的后處理。在干燥之后，將該CCM放置在兩
個氣體擴散層(TGPH-060，得自Toray， Japan)之間并且在氫氣/空氣 操作中按PEM完全電池測量。獲得了非常好的結(jié)果?？侾t裝載量是0.44 mg Pt/cm2。實施例4 稱量出以下組分并加以均化5，00g 擔栽的Pt催化劑(50% Pt/C，得自Umicore，Hanau)22， 12g Nafion PFSA聚合物分散體DE 1020 ( 11%的水溶液， 得自DuPont，USA)100， OOg 叔丁醇(得自Merck，Darmstadt ) 42， 88g 水(去離子) 170， OOg為了試驗存儲穩(wěn)定性，在室溫下將根據(jù)實施例4制備的油墨儲存在 密封容器中64天(即多于2個月)。在儲存期開始和結(jié)束時進行GC分析(使用定量的氣相色譜法)以檢測油墨的叔丁醇含量。開始(0天)58，8wt%叔丁醇(以油墨的總重量計) 在64天之后57，lwt。/。叔丁醇 氧化產(chǎn)物沒有檢測到 這種結(jié)果表明油墨溶劑沒有發(fā)生分解或降解。叔丁醇的含量幾乎 恒定，因此證明了本發(fā)明油墨溶劑的高存儲穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.制備用于電化學裝置的催化劑層的油墨，該油墨包含催化劑材料、離子聚合物材料、水和至少一種帶有對氧化降解穩(wěn)定的官能團的有機溶劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中該有機溶劑選自具有以下通式的叔 醇類或包含它們的混合物R1 ( R2) C ( 0H ) ( R3)其中R^曱基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、CH3(CH3) C ( 0H ) — 、 CH3 ( CH3) C ( OH ) -CH廣、CH3 ( CH3) C ( OH ) —CH2—CH2-、 CHfO-、 C2H5-0-、 C3H「0-、苯基-O-、節(jié)基-O-、 CH廣O-CH廣、C2H5-0-CH2-、 C3H7-0-CH2-、 CH廣CH ( CH3) -0-CH廣、苯基-0-CH2-、節(jié)基-0-CH2-、 CH3 (C=0 ) -CH廣、CH3 ( C=0 ) -CH廣CH廠、CH3-CH2 ( C=0 ) -CH2-， CH3-0 ( C=0 ) -CH廣、CH3CH2—0 ( C=0 ) -CH2-、 HS03-、 HS03—CH2—、 HS03-CI^—CH2—， RU曱基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、-CH2-0-CH3和 113=曱基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、CH3(CH3) C ( 0H ) -、 CH3 ( CH3) C ( 0H ) -CH廣、CH3 ( CH3) C ( 0H ) -CH2-CH2—、 CH3-0-、 C2H5-0-、 C3H7-0-、苯基-0-、爺基-0-、 CH3-0-CH2-、 C2H5-0-CH2-、 C3H7-0-CH2-、 CH廣CH ( CH3) -O-CH廣、苯基-0-CH2-、千基-0-CH廣、CH3 (C=0 ) -CH2-、 CH3 ( C=0 ) -CH2-CH2-、 CH「CH2 ( C=0 ) -CH廣，CH3-0 ( C=0 ) -CH廣、CH3CH2-0 (C=0) -CH2—、 HSO廠、HS03—CH2-、 HS03-CH2-CH2-。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的油墨，其中所使用的有機溶劑是叔丁醇、 2-曱基-2-丁醇、2-曱基-2-戊醇、2， 3-二甲基-2-丁醇、2，3-二甲基 -2，3-丁二醇、2，4-二甲基-2，4-戊二醇、2，4-二曱基-2，4-己二醇、 2， 5-二甲基己烷-2， 5-二醇、3-羥基-3-曱基-2-丁酮或4-羥基-4-曱基 -2-戊酮(雙丙酮醇)或它們的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中該有機溶劑選自脂族二酮類。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的油墨，其中所使用的有機溶劑是2， 3-丁二酮 (二乙?；?、2， 3-戊二酮(乙基曱基乙二醛)、2，4-戊二酮(乙酰 丙酮)、2，3-己二酮、2，4-己二酮、3，4-己二酮、2，5-己二酮、2， 6-庚二酮、3-甲基-2，5-己二酮、3-乙基-2，5-己二酮或它們的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所使用的有機溶劑是選自叔醇類和 選自脂族二酮類的溶劑的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項的油墨，其中以油墨的總重量計，該 有機溶劑在該油墨中的存在量為l-90wt%，優(yōu)選5-80wt。/。，尤其優(yōu)選 10-5 0wt%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的油墨，以油墨的總重量計其還包含 l-50wt%，優(yōu)選5-25wt。/。的水。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述離子聚合物材料包括帶有酸官 能團，尤其是磺酸基團的四氟乙烯-氟乙烯基醚共聚物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的油墨，其中以離子聚合物含量為5-30wt。/。的水 溶液形式使用該離子聚合物材料(以該溶液的總重量計)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的油墨，其中以離子聚合物含量為5-30wt。/。的水 分散體形式使用該離子聚合物材料(以該分散體的總重量計)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述有機溶劑可與水混容，優(yōu)選 完全可與水混容。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中將包含細碎導電性炭黑和作為催 化活性組分的元素周期表鉑族元素(即Pt、 Pd、 Ag、 Au、 Ru、 Rh、 Os、 Ir )或它們的混合物或合金的擔載催化劑用作催化劑材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中將元素周期表鉑族元素(即Pt、 Pd、 Ag、 Au、 Ru、 Rh、 Os、 Ir )或它們的混合物或合金的細碎黑色物或粉末用作催化劑材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其還包含添加劑如濕潤劑、消泡劑、 表面活性劑、抗沉降劑、防腐劑、孔隙形成劑、均化劑、穩(wěn)定劑、pH 值改進劑、氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項的油墨用于制備燃料電池用催化 劑涂覆的離子聚合物膜(CCM)的用途。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項的油墨用于制備燃料電池用氣體 擴散電極(GDE)的用途。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項的油墨用于涂覆電化學裝置用氣 體擴散層的用途。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1 -15中任 一 項的油墨用于制備催化劑涂覆的基材材料的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備用于電化學裝置的催化劑層的油墨。該油墨包含催化劑材料、離子聚合物材料、水和至少一種有機溶劑。該有機溶劑屬于叔醇類和/或脂族二酮類并且?guī)в泄倌軋F，該官能團對油墨中的氧化降解是穩(wěn)定的。這會阻止油墨中分解產(chǎn)物的形成。本發(fā)明的油墨顯示高的存儲穩(wěn)定性并且用于制備電化學裝置，尤其是燃料電池(PEMFC、DMFC)用催化劑涂覆的基材。
文檔編號H01M4/86GK101167211SQ200680014674
公開日2008年4月23日 申請日期2006年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者M·洛佩茨, W·貝爾 申請人:尤米科爾股份公司及兩合公司