質子交換膜燃料電池膜電極制備工藝的研究.pdf

1、高效、環(huán)保的質子交換摸燃料電池(PEMFC)被認為是極有前途的一種電源。膜電極(MEA)是質子交換摸燃料電池的核心部件，而MEA的制備工藝在很大程度上決定了PEMFC的性能和成本。常規(guī)制備MEA方法的工藝較為成熟，但常規(guī)方法都有一些不足，造成PEMFC成本高昂，工序繁雜，性能不穩(wěn)定等問題。
　　本文研究了噴墨打印技術，研制出一種適合碳材料打印的噴墨打印墨水，本墨水目前可用在佳能ip1800，佳能i455兩款打印機上，打印層均勻連續(xù)

2、，可滿足膜電極催化層噴墨打印的需要。碳材料墨水配方是：炭黑或乙炔黑1.6~3mass％，無水乙醇2~5mass%，水60~68mass%，乙酰胺0.38~0.46mass%，乙二醇10~15mass%，甲酰胺2~8mass%，氨水適量。催化層墨水中需加入粘結劑Nafion，Nafion添加比例是Pt/C質量的三分之一。
　　使用自制的墨水打印了MEA的催化層，單層噴墨層厚度約為0.1~0.3μm，催化劑Pt載量約為0.01mg/c

3、m2。噴墨打印膜電極性能測試中，Pt載量為0.1mg/cm2的單電池比功率最高為4mW/cm2，Pt載量為0.2mg/cm2單電池的比功率最高為6.5mW/cm2，目前電池只適合小電流放電，在催化層中添加噴墨Nafion層對于電池的性能目前沒有太大的影響。
　　研究利用絲網印刷方法制備膜電極氣體擴散層。在絲印漿料中加入異丙醇和乙二醇改善了墨水的分散性和絲網印刷效果。使用絲網印刷的方法設計了水/氣體分區(qū)管理的膜電極，改善了膜電極的穩(wěn)