[发明专利]燃料电池催化剂浆料过滤方法和过滤系统

说明书

本发明涉及燃料电池的技术领域，公开了燃料电池催化剂浆料过滤方法和过滤系统，过滤系统包括搅拌混合装置、首端过滤器、Y型过滤器、料槽以及依次连接上述各部分的输料管，所述输料管上安装有转速可调、正反转可逆的蠕动泵。通过本发明中的过滤系统过滤后所制备的浆料，不仅混合均匀，而且能杜绝气泡和大颗粒，最终的催化剂层具有表面光滑、无大颗粒、无划痕及细孔等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将燃料中储存的化学能直接转化为电能的能量转换装置，它具有高能效、高能量密度，及零排放等特点，广泛应用于各种能源领域，特别是作为交通运输工具的动力及发电站等。

质子交换膜燃料电池是将燃料(氢气)和空气转化成电能的经催化的电化学反应是在燃料电池的核心部件膜电极(MEA)中进行的。膜电极一般由5部分组成：中间的质子交换膜、两侧的阴/阳极催化层和最外侧的阴/阳极气体扩散层。催化层是由催化剂和全氟磺酸离子交联聚合物分散在溶剂中所形成的催化剂浆料，经不同的涂布工艺附着到质子交换膜或者气体扩散层上制成的。其中，催化剂浆料在制备过程中，存在未溶解的离子树脂和团聚的催化剂大颗粒，而且由催化剂与醇发生副反应产生氢气和在浆料混合过程中引入空气等原因引起浆料中含有大量的气泡，这将会导致涂布后的催化层中各组分分布不均匀，团聚的大颗粒在催化层上产生划痕、损坏质子交换膜，催化层出现细孔缺陷和开裂等不良产品，致使燃料电池在运作过程中功率性能降低甚至失效。

燃料电池催化剂浆料由于分散不均、团聚使浆料中含有大颗粒及浆料中含有大量气泡，浆料直接进入涂布机容易堵塞涂布机的刮刀间隙，导致催化层有划痕、损坏质子交换膜及细孔缺陷等问题，严重影响催化层生产效率和合格率。

发明内容

本发明的目的在于提供燃料电池催化剂浆料过滤方法和过滤系统，旨在解决现有技术中团聚使浆料中含有大颗粒及浆料中含有大量气泡，浆料直接进入涂布机容易堵塞涂布机的刮刀间隙，导致催化层有划痕、损坏质子交换膜及细孔缺陷等，严重影响催化层生产效率和合格率的问题。

本发明是这样实现的，提供燃料电池催化剂浆料过滤方法，包括以下步骤：将催化剂、全氟磺酸溶液、溶剂搅拌均匀混合为浆料，其中所述催化剂的铂含量为20wt％～70wt％，所述全氟磺酸醇溶液质量分数为5％～30％；将装有首端过滤器的输料管置于所述浆料中，经过蠕动泵将所述浆料泵入所述输料管中；经过所述输料管的尾端过滤器将所述浆料输送到涂布机头的料槽。

进一步地，所述催化剂包括碳载铂、碳载铂钯、碳载铂钌、碳载铂铱中的一种。

进一步地，所述溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。

进一步地，将所述催化剂、所述全氟磺酸溶液、所述溶剂搅拌均匀混合时，采用机械搅拌和超声混合。

本发明还提供了过滤系统，包括搅拌混合装置、首端过滤器、Y型过滤器、料槽以及依次连接上述各部分的输料管，所述输料管上安装有转速可调、正反转可逆的蠕动泵。

进一步地，所述首端过滤器与所述输料管之间采用卡接或铰接相互连接。

进一步地，所述首端过滤器包括滤孔大小为100-150目的直通型过滤器，其网筛包括不锈钢网筛、铝箔网筛、镍网筛、尼龙网筛中的一种。

进一步地，所述Y型过滤器倒置安装。

进一步地，所述Y型过滤器内部设有圆柱形过滤筛。

进一步地，所述搅拌混合装置包括机械搅拌器和超声混合装置。

与现有技术相比，本发明中的燃料电池催化剂浆料过滤方法和过滤系统，不仅混合均匀，而且能杜绝气泡和大颗粒，最终的催化剂层具有表面光滑、无大颗粒、无划痕及细孔等优点。

附图说明