[发明专利]一种具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器及其制作方法

权利要求书

1.一种具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器，包括集电器、双极板和膜电极组件，其特征在于，所述集电器为多孔结构，表面以及内孔均负载有催化剂；所述双极板表面负载有催化剂；所述催化剂为具有催化氢氧反应生成水功能的贵金属催化剂。

2.如权利要求1所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器，其特征在于，所述集电器、双极板的材料均为纯钛；所述集电器的厚度为0.5～2mm，孔隙率为20％～60％；贵金属催化剂在集电器上的负载量为0.27～1.5mg/cm²，贵金属催化剂在双极版上的负载量为0.15～0.9mg/cm²。

3.如权利要求1或2所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器，其特征在于，所述贵金属催化剂为铂基催化剂。

4.一种具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对集电器、双极板进行酸洗，去除其表面的氧化物；其中，集电器为多孔结构；

(2)配制催化剂前驱体溶液，并喷涂于集电器及双极板表面，所述催化剂为具有催化氢氧反应生成水功能的贵金属催化剂；烘干溶剂后，在200～350℃下加热，然后冷却，得到表面以及内孔均负载有催化剂的集电器与表面负载有催化剂的双极板；

(3)将上述负载有催化剂的集电器、负载有催化剂的双极板与膜电极组件组装，得到所述具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器。

5.如权利要求4所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器的制作方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程为：将碳载铂催化剂、蒸馏水、异丙醇、全氟磺酸树脂以及聚四氟乙烯按1：5～20：20～40：0.05～0.2：0.1～0.2的质量比混合形成阴极催化剂墨水，喷涂于憎水型碳纸表面，烘干溶剂形成阴极，得到负载有阴极催化剂的憎水型碳纸，其中铂载量为0.3～0.5mg/cm²；将氧化铱、蒸馏水、异丙醇以及全氟磺酸树脂按1：1～5：10～30：0.05～0.25的质量比混合形成阳极催化剂墨水，喷涂于质子交换膜一侧，烘干溶剂形成阳极，得到负载有阳极催化剂的质子交换膜，其中氧化铱载量为1.5～3mg/cm²；按照负载有催化剂的双极板、负载有催化剂的集电器、负载有阴极催化剂的憎水型碳纸、负载有阳极催化剂的质子交换膜、负载有催化剂的集电器、负载有催化剂的双极板的顺序，组装得到所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器。

6.如权利要求4或5所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器的制作方法，其特征在于，步骤(1)中的集电器、双极板的材料均为纯钛；集电器厚度为0.5～2mm，孔隙率为20％～60％。

7.如权利要求4或5所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器的制作方法，其特征在于，步骤(2)中的贵金属催化剂为铂基催化剂。

8.如权利要求4或5所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器的制作方法，其特征在于，步骤(2)中，催化剂前驱体溶液的溶剂选自蒸馏水、乙醇或异丙醇的一种或两种以上。

9.如权利要求4或5所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器的制作方法，其特征在于，步骤(2)中，贵金属催化剂在集电器上的负载量为0.27～1.5mg/cm²，贵金属催化剂在双极版上的负载量为0.15～0.9mg/cm²。

10.如权利要求5所述的具有内部消氢功能的质子交换膜水电解器的制作方法，其特征在于，步骤(3)中的憎水型碳纸为经过憎水化处理的碳纸，厚度为10～60μm。