[发明专利]一种气体扩散电极的制备方法、以及其应用

权利要求书

1.一种气体扩散电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、在集流层原料表面涂设导电聚合物分散液，然后烘干，得到集流层；

S20、在所述集流层的一侧涂设疏水透气层原料，然后烘干，得到疏水透气层；

S30、在所述集流层的另一侧涂设催化层原料，然后烘干，得到催化层；

S40、将所述疏水透气层、集流层和催化层组成的复合层材料在100～150℃下进行热压处理，然后在200～400℃下烧结1～3h，得到气体扩散电极。

2.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，在步骤S10中：

所述集流层原料为金属丝网或泡沫金属；和/或，

所述导电聚合物分散液中的导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔中的至少一种；和/或，

所述集流层上负载的导电聚合物质量为1～2.5mg/cm²。

3.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，在步骤S20之前，还包括以下步骤：

将碳材料粉碎过筛后，将其与溶剂混匀，得到混合溶液；

将所述混合溶液进行打浆处理，得到粒径小于15μm的碳材料浆料；

将疏水聚合物和造孔剂加入到所述碳材料浆料中，在12000～20000rpm下打浆2～5h，得到粒径小于15μm的浆料；

将所述浆料在50～90℃下烘烤至糊状物，得到疏水透气层原料。

4.如权利要求3所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括导电炭黑、碳纳米管和乙炔黑中的至少一种；和/或，

所述溶剂包括水、无水乙醇、正丙醇和异丙醇中的至少一种；和/或，

所述疏水聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟苯乙烯和四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的至少一种；和/或，

所述造孔剂包括硫酸钠、草酸铵、碳酸氢铵、碳酸锂中的至少一种。

5.如权利要求3所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述疏水聚合物的质量为所述碳材料质量的40～80％；和/或，

所述造孔剂的质量为所述碳材料质量的10～20％。

6.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，在步骤S30之前，还包括以下步骤：

将催化剂、碳材料粉碎过筛后，将其与溶剂混匀，得到第一溶液；

将所述第一溶液进行打浆处理，得到粒径小于15μm的混合浆料；

将疏水聚合物和造孔剂加入到所述混合浆料中，在12000～20000rpm下打浆2～5h，得到粒径小于15μm的催化层浆料；

将所述催化层浆料在50～90℃下烘烤至糊状物，得到催化层原料。

7.如权利要求6所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括二氧化锰催化剂；和/或，

所述碳材料包括导电炭黑、碳纳米管和乙炔黑中的至少一种；和/或，

所述溶剂包括水、无水乙醇、正丙醇和异丙醇中的至少一种；和/或，

所述疏水聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟苯乙烯和四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物中的至少一种；和/或，

所述造孔剂包括硫酸钠、草酸铵、碳酸氢铵、碳酸锂中的至少一种；和/或，

所述催化剂与所述碳材料的质量之比为1.5～5：1；和/或，

所述疏水聚合物的质量为所述碳材料和催化剂总质量的20～40％；和/或，

所述造孔剂的质量为所述碳材料和催化剂总质量的10～20％。

8.如权利要求1所述的气体扩散电极的制备方法，其特征在于，在步骤S40中：

所述热压处理中，热压压力为1.5～5MPa，热压时间为5～10min。

9.一种金属空气电池，其特征在于，包括气体扩散电极，所述气体扩散电极由权利要求1至8任意一项所述的气体扩散电极的制备方法制得。

10.一种电化学制氧的方法，其特征在于，以水和二氧化碳为反应原料，在阳极上电解产生O₂的同时，CO₂在阴极催化剂的作用下发生电化学反应，

其中，所述阴极为气体扩散电极，所述气体扩散电极由权利要求1至8任意一项所述的气体扩散电极的制备方法制得。