[发明专利]燃料电池及其制备方法

说明书

本发明涉及燃料电池及其制备方法，其中所述燃料电池可包括：用于向燃料电池堆供应氢气的燃料供应单元，用于向燃料电池堆供应空气的空气供应单元，以及使用由燃料供应单元和空气供应单元供应的氢气和空气来产生能量的燃料电池堆；其中燃料电池堆具有网状结构并且包括含约0.1至1重量％的聚环氧乙烷(PEO)的导电聚合物电极，所述聚环氧乙烷具有约1000至6000kg/mol的分子量。

技术领域

本发明涉及燃料电池及其制备方法。

背景技术

燃料电池是通过燃料电池堆中的电化学反应将燃料(氢、甲醇、煤、天然气、石油等)的化学能直接转化为电能的装置。燃料电池技术具有比传统发电技术更高的发电效率。此外，燃料电池能够同时产生电力和热量，并同时减少污染物的排放。

发明内容

本发明提供一种燃料电池以及制备该燃料电池的方法，所述燃料电池包括具有以网状形式排列的孔的导电聚合物电极。

本发明的其它方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过本公开的实践来了解。

根据本发明的一个方面，在本文中提供一种燃料电池，其包括：用于向燃料电池堆供应氢气的燃料供应单元，用于向燃料电池堆供应空气的空气供应单元，以及使用由燃料供应单元和空气供应单元供应的氢气和空气来产生能量的燃料电池堆；其中所述燃料电池堆具有网状结构并且包括含约0.1至1重量％的聚环氧乙烷(PEO)的导电聚合物电极，所述聚环氧乙烷具有约1000至6000kg/mol的分子量。

在各种示例性实施方案中，导电聚合物可以包含选自聚苯胺、聚(邻-甲氧基苯胺)、聚吡咯、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)、聚噻吩、聚(对-亚苯基)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚(3-甲基噻吩)和聚(对-亚苯基亚乙烯基)(poly(p-phenylenevinylene))中的至少一种。

在某些实施方案中，导电聚合物电极可以具有约50nm至约2μm的周期，约20nm至约500nm的通道直径，约0.2μm至约1.6μm的深度，以及约0.5至约3的纵横比。

根据本发明的另一方面，在本文中提供一种制备燃料电池的方法，其包括以下步骤：使用含约0.1重量％至约1重量％的聚环氧乙烷(PEO)的导电聚合物混合物制备导电聚合物膜，所述聚环氧乙烷具有约1000至约6000kg/mol的分子量；以及处理导电聚合物膜以使得导电聚合物膜具有网状形状。

此外，在这里描述的导电聚合物可以包含选自聚苯胺、聚(邻-甲氧基苯胺)、聚吡咯、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)、聚噻吩、聚(对-亚苯基)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚(3-甲基噻吩)和聚(对-亚苯基亚乙烯基)中的至少一种。

在某些实施方案中，制备导电聚合物膜的步骤可以包括制备包含导电聚合物和PEO的混合物，以及旋转涂布所制备的混合物。

在特定的实施方案中，制备导电聚合物膜的步骤还可包括酸处理。

在各种示例性实施方案中，旋转涂布的步骤可以包括以约800rpm的速度旋转涂布混合物约40秒。

在各种示例性实施方案中，制备导电聚合物膜的步骤还可以包括干燥和热处理，以改进导电聚合物膜对水的稳定性。

在某些实施方案中，处理导电聚合物膜的步骤可以包括在导电聚合物膜的一个表面上制备网状形状的掩模，以及对其上制备有掩模的导电聚合物膜进行蚀刻以产生网状形状的电极。

在各种示例性实施方案中，处理导电聚合物膜的步骤还可以包括使用纳米转移印刷工艺制备网状类型的掩模。