[发明专利]固体电解质电解用膜电极的热压组装方法及膜电极和应用

摘要

本发明涉及一种优化的固体电解质(SPE)电解用膜电极的热压组装方法。膜电极由催化剂层、阴极气体扩散层、阳极气体扩散层、质子交换膜等部件热压组装而成，该方法旨在优化膜电极组装时的加热温度以及组装压力。将本发明制备的膜电极组件用作质子交换膜(PEM)水电解池时具有较好的性能。本发明在可再生燃料电池(RFC)、光电催化、电解氢气发生器装置中有广泛的利用价值。

主权项

一种固体电解质电解用膜电极的热压组装方法，其特征在于：该热压组装方法将夹层结构的膜电极置于油压机下热压；夹层结构的膜电极包括依次层叠的阴极气体扩散层、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层、以及阳极气体扩散层；所述膜电极的热压组装方法制备遵循以下步骤：(1)将含有阴极催化剂和Nafion的阴极催化剂浆料、含有阳极催化剂和Nafion的阳极催化剂浆料分别喷涂于质子交换膜两侧制得催化剂覆膜电极；(2)用中空的、环形的两片封闭材料将步骤(1)中制得的催化剂覆膜电极的四周边缘夹住，使步骤(1)中制得的催化剂覆膜电极处于两片封闭材料之间，且催化剂覆膜电极的四周边缘均被两片封闭材料夹持固定，并在封闭材料阴极催化层一侧的中空部位的阴极催化层上放置碳纸气体扩散层，碳纸气体扩散层与封闭材料的中空环形区域厚度相同、面积相等、形状相同、即规格一致；在封闭材料阳极催化层一侧的中空部位的阳极催化层上放置一片与封闭材料中空区域厚度相同、面积相等、形状相同、即规格一致的聚四氟乙烯薄片；(3)将被两片封闭材料夹持的催化剂覆膜电极用两片聚四氟乙烯薄膜夹住，使两片封闭材料及它们中的催化剂覆膜电极处于两片聚四氟乙烯薄膜之间，并将夹住催化剂覆膜电极的两片聚四氟乙烯薄膜放置于两片金属夹板之间；将金属夹板置于100～140℃的油压机之中热压0.5～5min；热压完毕后取下金属夹板、聚四氟乙烯薄片、聚四氟乙烯薄膜，在封闭材料阳极催化层一侧的中空部位的阳极催化层上放置与封闭材料中空区域厚度相同、面积相等、形状相同、即规格一致的多孔钛板，即可获得膜电极组件。