[发明专利]带有罩面层的燃料电池基底

说明书

技术领域

[0001]本发明通常涉及的领域包括燃料电池及其组件，其组件包括离聚物罩面层(overcoat)、电极、膜、涂覆有催化剂的膜，涂覆有催化剂的扩散介质，以及包括其的产品，以及其制造和使用方法。

背景技术

[0002]使用固体聚合电解质膜的燃料电池是公知的。本领域技术人员一直在致力于研究膜、膜组件以及能够提高膜的耐久性的其制备和使用方法，并提供可选择的实施方案。本发明提供了一种现有技术中的膜、膜组件及其制备和使用方法的替代选择。

发明内容

[0003]本发明的一个实施方案包括一种产品，该产品包括基底上带有罩面层的燃料电池基底，该罩面层包含一种含有Ce或Mn基团的离聚物。

[0004]本发明的一个实施方案包括一种方法，该方法包括在燃料电池基底上施加一种溶液，该溶液包括一种被铈或锰离子改性的离聚物。

[0005]本发明的一个实施方案包括通过在溶液中将Ce或Mn盐与离聚物混合使Ce或Mn离子取代离聚物上的质子基团。

[0006]本发明的另一个实施方案包括一种方法，该方法包括通过将Ce³⁺盐或Mn²⁺盐溶解到含有离聚物和介质的溶液来改性离聚物。

[0007]通过下面的详细叙述，本发明的其他示例性实施方案将变的显而易见。应当理解，以下详述以及特定的实施例，尽管公开了本发明的示例性实施方案，仅仅是为了举例说明的目的，并不意在限制本发明的范围。

附图说明

[0008]从详述和随后的附图中，本发明示意实施方案将会被更充分的理解。

[0009]图1描述了本发明的一个实施方案，包括在包括催化剂的电极上的铈或锰离子改性的离聚物罩面层。

[0010]图2描述了本发明的一个实施方案，包括热压带有催化剂的电极以及通过贴花转印工艺(decal transfer process)将离子改性的罩面层转印到膜上。

[0011]图3描述了本发明的一个实施方案，包括涂覆有催化剂的膜，该膜包括在催化剂层下面的离子改性的离聚物罩面层。

[0012]图4描述了本发明的另一个实施方案，包括涂覆有催化剂的扩散介质(带有微孔层)，该扩散介质包括在催化剂层之上的离子改性离聚物层。

[0013]图5描述了本发明的另一个实施方案，包括涂覆有催化剂的扩散介质(没有微孔层)，该扩散介质包括直接在扩散介质层上的催化剂层上的离子改性离聚物层。

[0014]图6描述了本发明的一个实施方案，包括涂覆有催化剂的膜，该膜包括催化剂层上的离子改性离聚物罩面层，该催化剂层插入到该膜和该离聚物罩面层之间。

[0015]图7描述了本发明的另一个实施方案，包括涂覆有催化剂的扩散介质(带有微孔层)，该扩散介质包括插入到催化剂层和微孔层之间的离子改性离聚物层。

[0016]图8描述了本发明的一个实施方案，包括燃料电池的一部分，该燃料电池包括膜电极组件，其包括阳极、阴极层以及插入在每一个阳极层和阴极层与膜之间的离子改性离聚物层。

[0017]图9描述了本发明的一个实施方案，包括燃料电池的一部分，该燃料电池包括膜电极组件，其包括阳极、阴极层以及位于每个阳极层和阴极层上的离子改性离聚物层。

[0018]图10描述了本发明的一个实施方案，包括燃料电池的一部分，该燃料电池包括膜电极组件，其包括阳极、阴极层以及插入在每个阳极层和阴极层与膜之间的离子改性离聚物层，和位于每个阳极层和阴极层之上的第二离子改性离聚物层。

[0019]图11描述了膜电极组件的电压对电流密度的曲线图，该膜电极组件包括根据本发明一个实施方案的离聚物改性罩面层。

[0020]图12描述了膜电极组件耐久性试验的结果曲线图，该膜电极组件包括根据本发明一个实施方案的离聚物改性罩面层。

[0021]图13描述了本发明的另一个实施方案。

具体实施方式

[0022]以下实施方案的描述实质上仅是示例性的，绝不意在限制本发明及其应用或使用。