[发明专利]一种适用于狭缝涂布的催化层浆料

说明书

本发明公开了一种适用于燃料电池狭缝涂布的催化层浆料的制备方法，将催化剂、全氟磺酸树脂溶液进行混合，然后将低沸点醇以及去离子水依次加入混合，经过研磨分散，得到所述催化层浆料；所述研磨分散方式是指采用球磨法；所述催化层浆料动力粘度范围为80～150cp；所述催化层浆料固含量在8％～20％之间。本发明通过改变自身材料体系配比及研磨的分散方式，来调控浆料的粘度、固含量及分散效果，不需要额外引入其他添加物质。本发明开发的高固含量、粘度适中、分散均匀的催化层浆料非常适用于狭缝涂布工艺，解决了在涂覆时出现的溢液、开裂、催化层表面不均匀等问题。本发明对后续催化层浆料工艺开发和CCM自动连续化生产有重大意义。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池催化层浆料的开发工艺。

背景技术

传统的膜电极制备工艺多采用喷涂和转印等工艺，这些工艺不利于连续化生产，限制了生产效率。而狭缝涂布技术，与传统的喷涂法和转印法制作工艺相比，具有自动化程度高、可连续化生产、效率高、制造成本低等特点，为国际上最先进的膜电极制造工艺。

适用于喷涂和转印工艺的膜电极浆料，不能直接用于狭缝涂布，需进行新的浆料工艺开发。狭缝涂布工艺对浆料要求较高，低粘度(5～50cp)、低固含量的浆料在狭缝涂布过程中会带来外溢、催化层开裂等问题，而高固含量、高粘度(180～400cp)的催化层浆料在狭缝涂布过程中，由于流动性过差，会导致催化层表面涂布不均匀。并且随着固含量的提高，浆料分散均匀变得更困难，易出团聚、沉降等问题。因此，开发出一款高固含量、粘度适中(80～150cp)、分散均匀，适用于狭缝涂布的催化层浆料技术迫在眉睫。

公开号为CN111244478A的专利公开了一种制备无裂纹催化剂涂布膜的方法、催化剂涂布膜及膜电极。

公开号为CN109301265A的专利公开了燃料电池涂布用催化剂浆料及其制备方法。

公开号为CN111244478A的专利公开了一种制备无裂纹催化剂涂布膜的方法、催化剂涂布膜及膜电极。该专利提出在涂覆高催化剂铂载量时，涂覆厚度增加，会出现开裂问题。为解决这个问题他们采用多次涂覆的办法。但多次进行狭缝涂布的方法极大的限制了生产效率，不利于CCM的商业化生产。

公开号为CN109301265A的专利公开了燃料电池涂布用催化剂浆料及其制备方法。该专利提出通过加稳定剂的方法，来保证分散效果、大幅提高浆料固含量及粘度，使之适用于涂布方式制备膜电极。

公开专利CN109301265A采用在浆料中加入稳定剂的方法来保证分散效果，提高浆料固含量及粘度，使之适用于涂布方式制备膜电极，但这种方式添加的稳定剂沸点较高，挥发较慢，且有些稳定剂有毒性，对人身体有害。公开专利CN111244478A为了减少开裂，选择多次涂布的方式，操作繁琐且耗时，极大的限制了生产效率，不利于CCM的商业化生产。

本发明通过改变自身材料体系配比及研磨的分散方式，来调控浆料的粘度、固含量及分散效果，不需要额外引入其他添加物质。本发明开发的高固含量、粘度适中(80～150cp)、分散均匀的催化层浆料非常适用于狭缝涂布工艺，解决了在涂覆时出现的溢液、开裂、催化层表面不均匀等问题。本发明对后续催化层浆料工艺开发和CCM自动连续化生产有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于燃料电池狭缝涂布工艺的高固含量、粘度适中(80～150cp)、分散均匀的催化层浆料，通过改变自身材料体系配比及研磨的分散方式，来调控浆料的粘度、固含量及分散效果，不需要额外引入其他添加物质。开发的高固含量、粘度适中(80～150cp)、分散均匀的催化层浆料非常适用于狭缝涂布工艺，解决了在涂覆时出现的溢液、开裂、催化层表面不均匀等问题。本发明对后续催化层浆料工艺开发和CCM自动连续化生产有重大意义。