[发明专利]用于制备复合层的方法、电化学单元和复合层的用途

说明书

本发明涉及一种方法，借助该方法能尽可能简单地和受控地制备复合层，并且借助该方法可以以尽可能小的花费并且由此经济地制备具有不同的预设的特性的复合层。该方法包括：提供纳米纤维材料；粉碎纳米纤维材料以形成纳米棒；提供液态的介质，其包括离聚物成分和分散剂；将纳米棒分散在液态的介质中以形成纳米棒离聚物分散体；并且将纳米棒离聚物分散体施加到基底的表面区域上以构造复合层。

技术领域

本发明涉及一种用于制备用于电化学应用的复合层的方法。

本发明还涉及一种电化学单元，其包括根据本发明的复合层。

本发明此外还涉及根据本发明的复合层在燃料电池、尤其氢燃料电池或直接醇类燃料电池中，在氧化还原液流电池中、在电解质电池中或在离子交换器中的用途。

背景技术

从M.Breitwieser等人的科学文章“Cerium oxide decorated polymernanofibers as effective membrane reinforcement for durable,high-performancefuel cells”，期刊Adv.Energy Mat.(2017)1602100已知了借助直接膜片沉积制备用于燃料电池的复合膜片。该文章公开了利用CeO₂纳米颗粒装饰的聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)纳米纤维，以及其借助静电纺丝在气体扩散电极上的直接产生方式。随后，所造成的纳米纤织物借助喷墨印刷利用离聚物分散体进行浸渍。离聚物是含有磺酸基团的全氟化共聚物。

从C.Klose等人的科学出版物“Electrospun sulfonated poly(ether ketone)nanofibers as proton Conduction Enhances for Durable nafion Compositemembranes”，期刊Journal of Power Sources，361(2017)237-242和M.Breitwieser等人的“Simple fabrication of 12um thin nanocomposite fuel cell membranes by directelectrospinning and printing”，期刊Journal of Power Sources 337(2017)137-144也已知了，施加通过静电纺丝制备的纤维织物，并且随后利用通过印刷涂覆来浸透。

所提到的文章涉及电化学活性的复合层的制备。

从US 2005/0214611 A1已知了包括离子交换器树脂和熔纺的氟树脂纤维的聚合物膜片。

US 2017/0279142 A1公开了包括多孔的纳米纤维垫和传导离子的聚合物的电解质膜片。

从CN 201170183 B已知了利用碳纳米管增强的膜片。

CN 101237055 A公开了利用无机纤维增强的全氟质子交换膜片。

电化学活性的复合层用于传导电化学反应的尤其带电荷的反应物或产物，例如传导质子或阴离子。电化学活性的复合层典型地包括离聚物和一种或多种用于机械增强的组成部分、例如纳米纤维。

在根据现有技术制备电化学活性的复合层的情况下，典型地需要多个工作步骤来将纳米纤维整合到离聚物材料中。这一方面提高了时间和经济方面的花费，并且另一方面使得复合层对于所谓的卷对卷方法来说是不可接近的。

在卷对卷方法中，典型地将柔性的覆膜材料从卷筒上展开用以给表面涂覆，并且在处理(在此：涂覆)后再次卷起用以进行中间存储。

发明内容

本发明的任务是提供一种方法，借助该方法能尽可能简单地和受控地制备复合层，并且借助该方法可以以尽可能小的花费并且由此经济地制备具有不同的预设的特性的复合层。