專利名稱：燃料電池電極催化劑涂布方法
技術領域：
本發明屬于能源、發電技術領域，特別涉及燃料電池的制造技術。
目前一般用涂復，噴漆，印刷，滾壓等方法制造電極。意大利米蘭德·諾拉有限公司申請的專利(98109696)公開了一種適用于固體聚合物電解質燃料電池的改進電極，該電極包括薄、多孔、扁平的導電基片，該基片的一側涂覆有由低表面積導電碳與第一疏水劑相混合而形成的預涂層，該預涂層上涂覆有由載于高表面積導電碳上的鉑與第二疏水劑相混合而形成的催化層。該技術的缺點是涂復工藝復雜，產品質量不易控制，最終使電池堆的各個單電池的性能差別很大，進而影響堆的性能。
中國科學院長春應用化學研究所申請的專利(98108618)公開的一種制造電極的方法是采用催化劑和聚四氟乙烯乳液混合，高度分散然后抽濾，再將該混合物轉移到氣體擴散層上，經30-130℃下真空干燥，燒結，然后表面填充聚合物電解質，再經真空干燥制備燃料電池薄電極。這種方法的缺點是(1)噴涂不均勻(2)汽化操作氣膠漂浮，工作環境差。日本電池株式會社申請的專利(98124970)涉及含有固體高分子電解質和催化粒子的多孔型固體高分子電解質—催化復合電極，公開了在固體高分子電解質中的離子傳導區域內擴散分布具有電子傳導性的物質，但是并末提及催化劑涂布方法。
本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種燃料電池電極催化劑涂布方法，采用浸漬法制備電極，使其提高電極制造過程自動化水平，提高產品質量，改善工作環境。
本發明提出的一種燃料電池電極催化劑涂布方法，其特征在于，包括以下步驟1)將預處理完畢的極薄催化層片基(可以是碳制品和多孔金屬、非金屬制品)置于原料層支架；2)利用浸漬槽電控裝置；將浸漬槽內的催化劑溶液保持為液態；3)驅動傳動裝置，使催化層片基向前移動；4)將所說的催化層片基經過壓滾，以保證催化劑浸漬完全填充片基；5)所說的催化層片基經過刮刀，保證催化劑浸漬層小于1毫米；6)所說的催化層片基經過預熱滾，蒸發過量的水份，使片基處于半干狀態；7)將來自防水層原料支架的防水層和催化劑在壓力為1-100Kg/cm2，溫度為50-200℃條件下復合滾合二為一；8)完成電極催化劑涂布。
所說的催化層片基采用碳制品、多孔金屬、非金屬制品之一種。
本發明的關鍵之處在于用浸漬法分別制備電極的催化層和防水層，然后再將其熱壓或粘合為電極。其優點是能保證電極元件的質量和均勻性，特別適合大規模、自動化生產。是降低電池成本，減輕工人的勞動強度，改善工作環境的有效途徑。
實施例1本發明的一種燃料電池電極催化劑涂布方法實施例1，包括以下步驟1)將多孔泡沫鎳薄帶催化層片基經表面清洗后置于原料支架；2)利用浸漬槽電控裝置將浸漬池中的糊狀30％鉑—碳—水有機溶劑-催化劑溶液調到所需30℃溫度，粘度適中；3)啟動傳動裝置使0.3毫米的多孔泡沫鎳薄帶移動至浸漬池內；4)調節壓滾使0.3毫米的多孔鎳薄帶內充滿糊狀催化劑；5)調節刮刀，使多孔鎳薄帶表面催化劑的厚度為50微米，并使多余的糊狀催化劑返回浸漬池復用；6)調節預熱滾，使帶狀催化層處于半干狀；7)用可調解壓力和溫度的復合滾將催化層與來自防水層原料支架的防水層在壓力為10Kg/cm2，溫度為80℃條件下合二為一層；8)將得到的完成催化劑涂布的電極密閉封裝，供下一工序制造電極—膜—電極三合一配件用。
實施例2
本發明的一種燃料電池電極催化劑涂布方法實施例2，包括以下步驟1)將碳紙薄帶催化層片基經表面清洗后置于原料支架；2)利用浸漬槽電控裝置將浸漬池中的糊狀30％鉑—碳—水有機溶劑-催化劑溶液調到所需30℃溫度，粘度適中；3)啟動傳動裝置使0.5毫米的碳紙薄帶移動至浸漬池內；4)調節壓滾使0.5毫米的多孔鎳薄帶內充滿糊狀催化劑；5)調節刮刀，使多孔鎳薄帶表面催化劑的厚度為30微米，并使多余的糊狀催化劑返回浸漬池復用；6)調節預熱滾，使帶狀催化層處于半干狀；7)用可調解壓力和溫度的復合滾將催化層與來自防水層原料支架的防水層在壓力為5Kg/cm2，溫度為150℃條件下合二為一層；8)將得到的完成催化劑涂布的電極密閉封裝，供下一工序制造電極—膜—電極三合一配件用。
權利要求
1.一種燃料電池電極催化劑涂布方法，其特征在于，包括以下步驟1)將預處理完畢的極薄催化層片基置于原料層支架；2)利用浸漬槽電控裝置；將浸漬槽內的催化劑溶液保持為液態；3)驅動傳動裝置，使催化層片基向前移動；4)將所說的催化層片基經過壓滾，以保證催化劑浸漬完全填充片基；5)所說的催化層片基經過刮刀，保證催化劑浸漬層小于1毫米；6)所說的催化層片基經過預熱滾，蒸發過量的水份，使片基處于半干狀態；7)將來自防水層原料支架的防水層和催化劑經過壓力為1-100Kg/cm2，溫度為50-200℃條件下復合滾合二為一；8)完成電極催化劑涂布。
2.如權利要求1所述的燃料電池電極催化劑涂布方法，其特征在于，所說的催化層片基采用碳制品、多孔金屬、非金屬制品之一種。
全文摘要
本發明屬于燃料電池的制造技術。包括:將預處理完畢的極薄催化層片基置于原料層支架;將浸漬槽內的催化劑溶液保持為液態;驅動傳動裝置,使催化層片基向前移動;將所說的催化層片基經過壓滾,以保證催化劑浸漬完全填充片基;再刮刀,預熱滾,使片基處于半干狀態;將防水層和催化劑復合滾合二為一;完成電極催化劑涂布。本發明方法提高電極制造過程自動化水平,提高產品質量,改善工作環境。
文檔編號H01M4/88GK1388600SQ0111834
公開日2003年1月1日 申請日期2001年5月25日 優先權日2001年5月25日
發明者毛宗強, 曾憲林, 王利生 申請人:北京飛馳綠能電源技術有限責任公司