[發明專利]一種靜電紡絲法制備PEM電解水制氫用膜電極的方法在審
| 申請號： | 202210634705.3 | 申請日： | 2022-06-07 |
| 公開（公告）號： | CN114807974A | 公開（公告）日： | 2022-07-29 |
| 發明（設計）人： | 王麗華;汪前東;何敏;陳葛峰;仇智;羅小軍;陳善云 | 申請（專利權）人： | 中國科學院化學研究所;北京佳康爾水處理技術有限公司 |
| 主分類號： | C25B1/04 | 分類號： | C25B1/04;C25B11/053;D01D5/00;C25B11/081;C25B11/075;C25B11/036 |
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| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 靜電 紡絲 法制 pem 電解水 制氫用膜 電極 方法 | ||
1.一種靜電紡絲法制備PEM電解水制氫用膜電極的方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1 制備陰極催化劑漿料：將鉑含量為20%～60% Pt/C粉末與溶劑混合，在超聲下分散均勻成溶液；向該溶液中加入助紡劑，并在超聲下分散均勻而制得陰極催化劑漿料；
S2 制備陽極催化劑漿料：將二氧化銥粉末或二氧化銥/炭黑混合物與溶劑混合，在超聲下分散均勻成溶液；向該溶液中加入助紡劑，并在超聲下分散均勻而制得陽極催化劑漿料；
S3 將商業Nafion膜或質子交換膜預處理制得膜電極的底膜，并將所述底膜平整地固定在靜電紡絲裝置的收集板上；
S4 將所述陰極催化劑漿料吸入注射器針管后安裝在靜電紡絲裝置上；開啟靜電紡絲裝置電源，將所述陰極催化劑漿料均勻地紡制在所述底膜上；
S5 將所述底膜烘干，并將未紡制所述陰極催化劑漿料的底膜一面朝外平整地固定在靜電紡絲收集板上；
6）將所述陽極催化劑漿料吸入注射器針管后安裝在靜電紡絲裝置上；開啟靜電紡絲裝置電源，將所述陽極催化劑漿料均勻地紡制在步驟S5所述底膜上，將該所述底膜烘干即制得。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1和步驟S2中所述溶劑相同或不同，所述溶劑為醇與水的混合物；所述醇為乙醇、乙二醇和異丙醇中的一種或兩種的混合物；所述混合物中水與醇的體積比為1：1～10。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1和步驟S2中所述助紡劑相同或不同，所述助紡劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、羥乙基纖維素、Nafion溶液和聚乙烯亞胺中的一種。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述Nafion溶液的質量濃度為5～20%；優選地，所述Nafion溶液的質量濃度為20%。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述鉑含量為20%～60% Pt/C粉末、助紡劑與溶劑的質量比為1：0.05～30：69～98.95。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中所述二氧化銥粉末的質量濃度為85%或95%；步驟S2中所述二氧化銥/炭黑混合物中，二氧化銥粉末占混合物質量的40～80%；步驟S2中所述二氧化銥粉末或二氧化銥/炭黑混合物、助紡劑與溶劑的質量比為1：0.05～30：69～98.95。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述超聲分散的條件為冰水浴，時間為60～120min；步驟S2中所述超聲分散的條件為冰水浴，時間為120～180min。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中所述商業Nafion膜為Nafion115或Nafion117；步驟S3中所述質子交換膜為聚苯并咪唑、磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚醚酰亞胺、磺化聚醚醚酮和磺化聚芳醚酮中的一種；步驟S3中所述Nafion膜預處理方式為：將Nafion膜依次經質量濃度2～5%H2O2水溶液于60～80℃下熱處理30～60min，去離子水沖洗，0.5～1mol/L硫酸溶液于60～80℃下熱處理30～60min，去離子水沖洗及其去離子水于60～80℃下熱處理30～60min；步驟S3中所述質子交換膜預處理方式為：將膜置于1～3 mol/L酸的水溶液中浸泡2～7天；所述酸為硫酸、鹽酸、甲酸、甲磺酸和磷酸中的一種。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4和步驟S6中所述靜電紡絲的電壓相同或不同；步驟S4或步驟S6中所述靜電紡絲的電壓為10～40kV；步驟S4和步驟S6中所述注射器針管與收集板的距離相同或不同；步驟S4或步驟S6中所述注射器針管與收集板的距離為10～30cm。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5和步驟S6中所述烘干條件相同或不同；步驟S5或步驟S6中所述烘干溫度為30～80℃，時間為5～20min。
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