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专利号: 2021111994773
申请人: 中汽创智科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种催化层电极组合物,其特征在于,所述催化层电极组合物包括催化剂、全氟磺酸聚合物和负载全氟磺酸聚合物颗粒的组合;

所述负载全氟磺酸聚合物颗粒包括含有亲水性基团的载体粒子,以及负载于所述载体粒子上的全氟磺酸聚合物;所述载体粒子上的亲水性基团与全氟磺酸聚合物中的官能团形成氢键作用或通过化学反应形成化学键;

所述载体粒子的粒径为0.01~1μm,所述负载全氟磺酸聚合物颗粒中载体粒子与全氟磺酸聚合物的质量比为1:(5~10)。

2.根据权利要求1所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述催化剂为铂碳催化剂。

3.根据权利要求2所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述铂碳催化剂中铂的质量百分含量为20~70%。

4.根据权利要求2所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述全氟磺酸聚合物与铂碳催化剂中的碳载体的质量比为1:(1~10)。

5.根据权利要求1所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述载体粒子选自无机粒子、有机粒子或有机‑无机杂化粒子中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求5所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述无机粒子包括二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛、氧化锌、氧化铈、二氧化锰、勃姆石、云母或蒙脱石中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求1所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述负载全氟磺酸聚合物颗粒通过如下方法进行制备,所述方法包括:将载体粒子与全氟磺酸聚合物溶液混合,得到分散液;所述分散液进行反应,得到所述负载全氟磺酸聚合物颗粒。

8.根据权利要求7所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述分散液中载体粒子与全氟磺酸聚合物的质量比为1:(5~10)。

9.根据权利要求7所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述分散液中还包括醇类溶剂。

10.根据权利要求7所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述反应的温度为70~120℃。

11.根据权利要求7所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述反应的时间为12~

48h。

12.根据权利要求7所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述反应后还包括干燥的步骤。

13.根据权利要求1所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述催化剂与全氟磺酸聚合物的质量比为(1~10):1。

14.根据权利要求7所述的催化层电极组合物,其特征在于,所述催化剂与负载全氟磺酸聚合物颗粒的质量比为(5~15):1。

15.一种催化剂浆料,其特征在于,所述催化剂浆料包括如权利要求1~14任一项所述的催化层电极组合物与溶剂的组合。

16.根据权利要求15所述的催化剂浆料,其特征在于,所述催化剂浆料的固含量为10~

20%。

17.根据权利要求15所述的催化剂浆料,其特征在于,所述溶剂包括水和/或醇类溶剂。

18.根据权利要求17所述的催化剂浆料,其特征在于,所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇或叔丁醇中的任意一种或至少两种的组合。

19.一种催化层电极,其特征在于,所述催化层电极包括依次设置的第一催化层、质子交换膜和第二催化层;所述第一催化层和/或第二催化层的材料包括如权利要求1~14任一项所述的催化层电极组合物。

20.根据权利要求19所述的催化层电极,其特征在于,所述第一催化层和第二催化层的材料均为如权利要求1~14任一项所述的催化层电极组合物。

21.一种膜电极,其特征在于,所述膜电极包括如权利要求19或20所述的催化层电极。

22.根据权利要求21所述的膜电极,其特征在于,所述膜电极包括叠层电极及其外侧的边框膜,所述叠层电极包括依次设置的第一气体扩散层、所述催化层电极和第二气体扩散层。

23.一种燃料电池,其特征在于,所述燃料电池包括如权利要求21或22所述的膜电极。