[发明专利]优化的电解用含阴离子交换树脂过渡层的膜电极的制备方法

摘要

本发明涉及一种优化的电解用含阴离子交换树脂过渡层的膜电极制备方法。该膜电极组件包含阴离子交换树脂过渡层、催化层、阴极气体扩散层、阳极气体扩散层、阴离子交换膜的特定组合。将本发明制备的膜电极组件用作碱性固体聚合物电解质(AEM)水电解池时具有较好的性能。本发明在可再生燃料电池(RFC)、光电催化、电解氢气发生器装置中有广泛的利用价值。

主权项

优化的电解用含阴离子交换树脂过渡层的膜电极的制备方法，其特征在于：所述膜电极为“七层”的夹层结构，包括阴极气体扩散层、阴离子交换膜、分别覆于膜两侧的阴/阳极树脂过渡层、阴极催化层和阳极催化层，以及阳极气体扩散层；所述膜电极的制备遵循以下步骤：(1)将阴离子交换树脂与乙醇、异丙醇或正丙醇按照质量比1:5～1:8的比例混合，超声分散20～40min，分别喷涂于阴离子交换膜的两侧，在膜两侧获得阴/阳极树脂过渡层；(2)将阴/阳极催化剂、阴离子交换树脂与乙醇、异丙醇或正丙醇混合，超声分散20～40min，制得均匀混合的阴/阳极催化剂浆料；将所述催化剂浆料分别喷涂于步骤(1)中制得的含树脂过渡层的膜两侧，制得含阴离子交换树脂过渡层的催化剂覆膜电极；(3)用中空的、环形的两片封闭材料将步骤(2)中制得的催化剂覆膜电极的四周边缘夹住，使步骤(2)中制得的催化剂覆膜电极处于两片封闭材料之间，且催化剂覆膜电极的四周边缘均被两片封闭材料夹持固定，并在封闭材料阴极催化层一侧的中空部位的阴极催化层上放置碳纸气体扩散层，碳纸气体扩散层与封闭材料的中空环形区域面积等大且规格一致；在封闭材料阳极催化层一侧的中空部位的阳极催化层上放置一片与封闭材料中空区域等大且规格一致的聚四氟乙烯薄片；将被两片封闭材料夹持的催化剂覆膜电极用两片聚四氟乙烯薄膜夹住，使两片封闭材料及它们中的催化剂覆膜电极处于两片聚四氟乙烯薄膜之间，并将夹住催化剂覆膜电极的两片聚四氟乙烯薄膜放置于两片金属夹板之间；将金属钛夹板置于40～100℃的油压机之中热压0.5～5min；热压完毕后取下金属夹板、聚四氟乙烯薄片，在封闭材料阳极催化层一侧的中空部位的阳极催化层上放置与封闭材料中空区域等大且规格一致的多孔钛板，即可获得膜电极组件；阳极气体扩散层为厚度0.7～0.8mm的镀铂多孔钛板。