質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shù)，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(jié)劑Nafion，Nafion添加比例是Pt/C質(zhì)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(wǎng)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(wǎng)印刷效果。使用絲網(wǎng)印刷的方法設(shè)計了水/氣體分區(qū)管理的膜電極，改善了膜電極的穩(wěn)