[发明专利]PEM燃料电池催化剂层的聚合物涂层

权利要求书

1.燃料电池(5)，包含质子交换膜(7)，具有催化剂承载粒子(25)的催化剂层(8、9)，所述催化剂层包括在所述膜的一个表面上的阴极催化剂层以及在所述膜的与所述一个表面相反的表面上的阳极催化剂层，与每一催化剂层相邻的支撑层(14、15)；

其特征在于：

可溶性聚合物(29)和微细碳粒子(26)和/或微细碳纤维的混合物的涂层(19、20)，其仅设置于至少一个所述催化剂层的外向面(27)上，包括形成所述至少一个所述催化剂层的所述外向面的所述催化剂承载粒子的表面。

2.燃料电池发电装置(3)，其特征在于根据权利要求1所述的燃料电池(5)。

3.燃料电池(5)，包含质子交换膜(7)，具有催化剂承载粒子(25)的催化剂层(8、9)，所述催化剂层包括在所述膜的一个表面上的阴极催化剂层以及在所述膜的与所述一个表面相反的表面上的阳极催化剂层；

其特征在于：

微孔层(19)，其(a)以化学方式或(b)通过机械干涉附着于至少一个所述催化剂层。

4.燃料电池发电装置(3)，其特征在于根据权利要求3所述的燃料电池(5)。

5.燃料电池(5)，包含：

一对催化剂层(8、9)，由采用离子导电性和电子导电性粘合剂负载在碳粒子(25)上的催化剂(28)组成；

置于所述催化剂层之间的质子交换膜(7)；

其特征在于：

可溶性聚合物(29)和微细碳粒子(26)和/或微细碳纤维的混合物的涂层(19、20)，其以薄膜形式设置为与至少一个所述催化剂层的外向面(27)相邻并且接触所述至少一个所述催化剂层的仅仅催化剂承载粒子的表面，其距离所述外向面约一个或几个所述催化剂承载粒子。

6.根据权利要求5所述的燃料电池(5)，其特征在于所述至少一个所述催化剂层(8、9)是阴极催化剂层(9)。

7.根据权利要求5所述的燃料电池(5)，其进一步的特征在于所述涂层(19、20)中的所述可溶性聚合物(29)选自以下列表：(a)非晶态全氟化烃醚，(b)(i)四氟乙烯，(ii)六氟丙烯，(iii)2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯，(iv)五氟乙氧基三氟乙烯和(v)三氟甲氧基三氟乙烯的共聚物以及三元共聚物，以及(c)聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。

8.根据权利要求5所述的燃料电池(5)，其进一步的特征在于所述混合物包含5wt％-99wt％可溶性聚合物(29)。

9.根据权利要求5所述的燃料电池(5)，其进一步的特征在于所述涂层(19、20)不厚于约4微米。

10.根据权利要求5所述的燃料电池(5)，其进一步的特征在于所述涂层(19、20)不厚于约2微米。

11.燃料电池发电装置(3)，其特征在于根据权利要求5所述的燃料电池(5)。

12.方法，其特征在于：

形成可溶性聚合物(29)、微细碳粒子(26)和/或微细碳纤维及挥发性溶剂的悬浮液；

用所述悬浮液仅涂覆质子交换膜燃料电池(5)的至少一个催化剂层(8、9)的外向面(27)；和

使所述悬浮液干燥。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步的特征在于所述涂覆步骤包含仅涂覆所述质子交换膜燃料电池(5)的两个催化剂层(8、9)的外向面(27)。

14.燃料电池(5)，其特征在于通过包括根据权利要求12所述的方法的过程形成。

15.燃料电池发电装置(3)，其特征在于根据权利要求14所述的燃料电池(5)。

16.燃料电池(5)，包含质子交换膜(7)，具有催化剂承载粒子(25)的催化剂层(8、9)，所述催化剂层包括在所述膜的一个表面上的阴极催化.剂层以及在所述膜的与所述一个表面相反的表面上的阳极催化剂层，与每一催化剂层相邻的支撑层(14、15)；

其特征在于：

(a)以化学方式或(b)通过机械干涉附着于至少一个所述催化剂层的至少一个所述支撑层。

17.燃料电池发电装置(3)，其特征在于根据权利要求16所述的燃料电池(5)。