浸渍Nafion溶液于PEMFC电极催化层中的新方法pdf.PDF

第 7 卷 　第 3 期 电化学 Vol. 7 　No. 3 2001 年 8 月 EL ECTROCHEMISTR Y Aug. 2001 ( ) 文章编号 :1006-3471 2001 03-0351-07 浸渍 Nafion 溶液于 PEMFC 电极 催化层中的新方法 唐　倩 ,韩　明 ,衣宝廉 ,林治银 ( 中国科学院大连化学物理研究所 ,辽宁 大连 　116023) 本文发展了一种利用毛细作用于自制的疏水电极催化层中浸渍质子导体新方法 ,该电极 摘要 : 　 用于 PEMFC ,与传统的喷涂法相比 , 电池性能高. 循环伏安法测得催化剂利用率高 , 电极横截面的 SEM 和 EDX 对硫和催化剂铂的线形扫描分析发现 ,该情况下树脂在催化层中分布比较均匀 ,且几 乎与催化剂铂的分布深度接近 ,而树脂在传统方法所得的电极催化层中则分布不均匀 ,而且渗进 ( ) 了扩散层 ,极易在阴极被水淹没 flood . 关键词 : 　PEMFC ;Nafion 树脂 ;浸渍法 ;喷涂法 ;燃料电池性能 O 646 ; TM911. 4 　　　　　 A 中图分类号: 　 文献标识码 : 　 PEMFC 具有一般燃料电池特别是低温启动、腐蚀小等优点 ,是理想的汽车动力源. PEM FC 中的化学反应为多相反应 ,须同时具有传输电子、质子、气体的通道 ,作为固体电解质的 Nafion 膜 ,质子是膜内唯一的传递组分. PEMFC 的性能受聚离子交换树脂在催化剂中均一性 的影响 ,聚离子交换树脂在催化剂中越均一 ,燃料电池性能越好. 由于固体膜不能象 H PO 等 3 4 液体电解质一样渗进电极里 , 电解质和催化剂的接触面积少,实际反应面积低 , 因而这类燃料 ( 2 ) [1 ] 电池中催化剂利用率低,催化剂载量大 4 mg/ cm . Ticianelli 等模拟液体电解质的特点将 ( ) 聚离子交换树脂溶液溶于醇里所制成的溶液浸入催化层中 ,增加了催化剂 Pt 和聚离子交换 ( 2 ) [2～4 ] 树脂间的接触面积 ,催化剂利用率高 ,用量大幅度降低 0. 35～0. 5 mg/ cm . Wilson 等研 ( ) 究了将催化剂溶液直接浇铸 cast 于膜上 ,增加了聚离子交换树脂与内表面的接触 ,从而使催 化剂利用率和电池性能均有所提高[5～7 ] . Wilson 等利用氧透过水合聚离子交换树脂和透过聚 离子交换树脂比透过 PTFE 快的特点 , 用聚离子交换树脂作质子导体和连