[发明专利]用于碱性膜燃料电池的催化剂涂层膜(CCM)和催化剂膜/催化层及其制备方法

权利要求书

1.一种在碱性膜燃料电池(AMFC)中使用的催化剂涂层膜(CCM)，其包括：

一种阴离子导电碱性膜；和

一种相邻薄膜的催化层，其中催化层包括：

(a)一种金属纳米-粉末；以及

(b)一种离子导电离聚物。

2.根据权利要求1所述的CCM，其中金属纳米-粉末包括含银纳米-颗粒。

3.根据权利要求1所述的CCM，其中金属纳米-粉末的有效密度约为0.25g/cm³。

4.根据权利要求1所述的CCM，其中离聚物包括具有聚(芳)骨架的一种聚合物。

5.根据权利要求2所述的CCM，其中离聚物与银纳米颗粒的重量比约为0％至10％。

6.根据权利要求2所述的CCM，其中含银纳米颗粒包括银合金。

7.根据权利要求2所述的CCM，其中银纳米颗粒形成一种开放式的纳米粉体结构。

8.根据权利要求2所述的CCM，其中离聚物∶银的体积比在约1∶0.7至约1∶1.5范围之间。

9.根据权利要求8所述的CCM，其中体积比在约1∶0.9至约1∶1.1范围之间。

10.根据权利要求2所述的CCM，其中含银纳米颗粒与离子导电离聚物混合形成油墨，通过喷涂将油墨喷在阴离子导电膜上。

11.根据权利要求10所述的CCM，其中在加热真空台上油墨应用过程中定位CCM膜。

12.根据权利要求11所述的CCM，其中干膜暴露在溶剂下，选择性膨胀薄膜表面以促进催化层粘合薄膜表面。

13.根据权利要求1所述的CCM，其中金属纳米-粉体和离聚物应用于阴离子碱性膜，采用丝网印刷方式制备到该薄膜上。

14.根据权利要求2所述的CCM，其中含银纳米粉体和离聚物混合，形成油墨，应用到Teflon涂层膜空白，空白作为平台：

(a)担载金属纳米金属和离聚物；

(b)将油墨转移到膜表面上。

15.根据权利要求10所述的CCM，其中油墨由含银纳米颗粒和溶剂中OH-离子导电离聚物溶液的混合物组成。

16.根据权利要求15所述的CCM，其中OH-离子导电离聚物可以选自具有四烷基氢氧化铵官能团的聚(芳)，其官能团密度在每克1.5至3.5毫当量之间，OH-离子导电离聚物的选择是基于吸收液态水提高离子电导率的能力，以及阴极催化层内保留高水化的能力。

17.根据权利要求2所述的CCM，其中含银颗粒具有直径从约5nm至约50nm的尺寸。

18.根据权利要求17所述的CCM，其中涂银颗粒具有超过约90％的粉体空隙因数。

19.一种制备催化剂涂层膜(CCM)的方法，包括步骤如下：

(a)提供一种含银纳米颗粒的来源；

(b)提供一种氢氧根离子OH-导电离聚物材料；

(c)向氢氧根离子OH-导电离聚物材料中加入含银纳米颗粒形成催化剂油墨；

(d)催化剂油墨应用于碱性膜阴极表面；以及

(e)向催化剂油墨和薄膜施加热量和压力中的一种或多种作用，确保油墨进入薄膜中。

20.一种碱性膜燃料电池(AMFC)中催化剂涂层膜(CCM)中采用的阴极催化层，其包括：

(a)一种金属纳米-粉体；和

(b)一种离子电导离聚物。

21.根据权利要求20所述的阴极催化层，其中金属纳米-粉体包括含银颗粒。