專利名稱：生產(chǎn)催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)用于電化學(xué)器件(例如燃料電池、電化學(xué)傳感器或電解池)的催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜(“CCM”)的方法。此外，本發(fā)明包涵使用這些涂覆有催化劑的電解質(zhì)膜生產(chǎn)膜電極組件(MEAs)和燃料電池組。
背景技術(shù)：
燃料電池在兩個(gè)空間上隔離的電極上將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化成電能、熱能和水。氫氣、甲醇或富氫氣體可以用作燃料并且氧氣或空氣可以用作氧化劑。燃料電池中的能量轉(zhuǎn)化過程以特別高效而著稱。為此，燃料電池對(duì)于替代推進(jìn)力、靜態(tài)電源系統(tǒng)和可移動(dòng)應(yīng)用變得日益重要。
由于其低的工作溫度、緊密的結(jié)構(gòu)及其能量密度，膜燃料電池，即聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(“PEMFC”)和直接甲醇燃料電池(“DMFC”)適于廣泛的移動(dòng)和靜態(tài)應(yīng)用。
PEM燃料電池通過堆疊多個(gè)燃料電池單元構(gòu)成。為了增加工作電池電壓，將單個(gè)單元電學(xué)串聯(lián)連接。
PEM燃料電池的主要部分是所謂的膜電極組件(MEA)。MEA包含質(zhì)子傳導(dǎo)膜(聚合物電解質(zhì)或離子交聯(lián)聚合物膜)、兩個(gè)安排在該膜兩側(cè)的氣體擴(kuò)散層(GDLs)以及安排在所述膜和各氣體擴(kuò)散層之間的電極層。電極層之一用作氧化水的陽極并且另一電極層用作還原氫氣的陰極。
聚合物電解質(zhì)膜由質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物材料組成。這種材料下文中簡稱作“離子交聯(lián)聚合物”。優(yōu)選使用具有磺酸基團(tuán)的四氟乙烯-氟-乙烯醚共聚物。該材料可以從DuPont以商標(biāo)Nafion獲得。但是，也可以使用其它材料，尤其是無氟離子交聯(lián)聚合物材料類摻雜的磺化聚醚酮或者摻雜的磺化或亞磺化的芳酮或聚苯并咪唑。O.Savadogo在“Journal of New Materials for Electrochemical Systems”I，47-66(1998)中描述了適當(dāng)?shù)碾x子交聯(lián)聚合物。為了在燃料電池中使用，這些膜通常具有介于10微米至200微米之間的厚度。
陽極和陰極電極層包含質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物和電催化劑(electrocatalysts)，該催化劑催化促進(jìn)各反應(yīng)(氫氣的氧化和氧氣的還原)。優(yōu)選使用元素周期表系統(tǒng)中的鉑族金屬作為催化活性組分。在大多數(shù)情況中，使用所謂的負(fù)載催化劑，其中催化活性的鉑族金屬以高分散的形式被固定到例如炭黑的導(dǎo)電載體材料的表面上。
氣體擴(kuò)散層(GDLs)通常由碳纖維紙或碳纖維布組成并且允許反應(yīng)物氣體良好地進(jìn)入反應(yīng)層中。此外，它們用作在燃料電池中產(chǎn)生的電流的良導(dǎo)體并且除去形成的產(chǎn)物水。
本發(fā)明涉及通過直接涂覆方法生產(chǎn)3層式催化劑涂覆膜(CCMs)。為了生產(chǎn)這種催化劑涂覆膜(“3層式CCMs”)，通常通過印刷、刮涂(doctor-blading)、滾壓或噴霧糊劑向聚合物電解質(zhì)膜的正面和背面施用電極層。糊狀組合物在下面也稱作墨水(ink)或催化劑墨水。除了催化劑外，它們通常包含質(zhì)子傳導(dǎo)材料、各種溶劑以及任選細(xì)分散的疏水材料、添加劑和成孔劑。
燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化需要涂覆催化劑的膜(CCMs)和膜電極組件(MEAs)的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)方法，從而可以為移動(dòng)、靜態(tài)和便攜式應(yīng)用以批量獲得這些產(chǎn)品。下面的文獻(xiàn)體現(xiàn)了目前的工藝水平。
WO 97/23919描述了生產(chǎn)膜電極組件的方法，其中通過滾壓將聚合物膜、電極層和氣體擴(kuò)散層連續(xù)地粘接在一起。該方法涉及五層MEAs的生產(chǎn)，沒有提到直接涂覆離子交聯(lián)聚合物膜(CCM生產(chǎn))。
EP 1 198 021公開了生產(chǎn)五層MEAs的連續(xù)方法，其中在施用催化劑層期間支撐膜的反面。與根據(jù)本發(fā)明的方法相反，通過帶形氣體擴(kuò)散層(GDL)(不是通過臨時(shí)施用的膜)在印刷期間支撐電解質(zhì)膜與催化劑層相對(duì)的一側(cè)。在工藝結(jié)束時(shí)，帶形氣體擴(kuò)散層作為5層MEA的組件保留下來。
EP1 037 295描述了在帶形離子交聯(lián)聚合物膜上選擇性施用電極層的連續(xù)方法，其中通過印刷涂覆膜的正面和背面。此處，膜必須具有特定的含水量(從2重量％至20重量％)。由于涂覆過程期間膜的膨脹和尺寸變化，正面和背面印刷之間的定位精確性成為關(guān)鍵，尤其是當(dāng)使用厚度小于50微米的膜時(shí)。
US 6,074,692公開了涂覆離子交聯(lián)聚合物膜的連續(xù)方法。該膜在有機(jī)溶劑中預(yù)膨脹，然后涂覆。通過夾具來阻止干燥過程期間膜的收縮。
WO 02/43171建議了借助鼓形的印刷裝置將催化劑薄層轉(zhuǎn)移到膜上的方法。通過施用多層非常薄的層，以減少膜的膨脹。
JP 2001 160 405也公開了生產(chǎn)涂覆有催化劑的離子交聯(lián)聚合物膜的方法。此處，膜被固定到載體襯底上，在正面涂覆并且干燥后將其除去。在涂覆背面前，將膜固定到另一個(gè)載體襯底上。建議了基于聚酯或特氟隆以及玻璃板的襯底。在膜沒有支載的情況下，在涂覆膜的正面和背面期間處理所述膜。因此，該方法是不連續(xù)的并且不適于順序生產(chǎn)涂覆催化劑的膜。
3層式涂覆催化劑的膜(CCMs)的工業(yè)生產(chǎn)仍存在問題，通過公知的措施還不能滿意地解決這些問題。尤其是，使用溶劑基墨水涂覆期間膜的膨脹、隨后干燥步驟期間的收縮以及處理和加工期間膜的高敏感性對(duì)于適當(dāng)?shù)倪B續(xù)生產(chǎn)方法是一個(gè)挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供生產(chǎn)催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜的改進(jìn)方法。該方法應(yīng)該克服目前工藝水平的上述缺點(diǎn)。
借助權(quán)利要求1的方法及相應(yīng)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了所述目的。在隨后的權(quán)利要求中描述了有利的實(shí)施方案。其它的權(quán)利要求涉及使用權(quán)利要求1方法生產(chǎn)的催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜來裝配電化學(xué)裝置，例如燃料電池、傳感器或電解池。
根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的方法包括幾個(gè)步驟并且其特征在于(a)使用催化劑墨水涂覆條形聚合物電解質(zhì)膜的正面，該條形聚合物電解質(zhì)膜的背面具有第一支撐箔，然后在高溫下干燥；(b)向所述聚合物電解質(zhì)膜的正面施用第二支撐箔；(c)從所述聚合物電解質(zhì)膜的背面除去第一支撐箔；(d)隨后用催化劑墨水涂覆所述聚合物電解質(zhì)膜的背面，并在高溫下干燥。
如果需要，就在第一個(gè)步驟后或者在其它工藝步驟過程中，可以除去膜正面上的第二支撐箔。此外，舉例來說工藝步驟可以包括CCM在水浴中的后處理、用氣體擴(kuò)散層(GDLs)裝配CCM形成5層MEAs或者將CCM與保護(hù)層和/或密封組件結(jié)合。通常，如果在整個(gè)過程中需要改進(jìn)的處理，第二支撐箔可以保留在聚合物電解質(zhì)膜上并且僅在MEA或燃料電池組的最后組裝中除去。
優(yōu)選使用在施用時(shí)已經(jīng)層合到支撐箔上的條形或帶形離子交聯(lián)聚合物膜。同時(shí)，許多膜供應(yīng)商提供這種產(chǎn)品。如果在根據(jù)本發(fā)明的方法中必須使用未支撐的條形膜，事先在單獨(dú)的簡單工藝中用支撐箔與膜的背面層疊。
在第一個(gè)工藝步驟(a)中，向支撐膜的正面施用催化劑墨水。在催化劑墨水干燥后，在第二個(gè)工藝步驟(b)中向涂覆膜的正面施用第二支撐箔，并且隨后，在第三個(gè)工藝步驟(c)中，除去膜背面上的第一支撐箔。在本申請(qǐng)中，工藝步驟(b)和(c)也統(tǒng)稱為“反層疊”(trans-lamination)。
在最后的工藝步驟(d)中，涂覆膜的背面并隨后干燥。
如前面已經(jīng)說明，如果需要，可以立即或在后面的工藝步驟過程中除去膜正面上的第二支撐箔。
圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的方法的工藝流程。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)特征是在使用條形襯底的情況下采用連續(xù)的生產(chǎn)流程。應(yīng)當(dāng)注意可以使用條形聚合物膜和支撐箔。
本發(fā)明方法的另一個(gè)特征是在第二個(gè)工藝步驟中涂覆背面前在膜的正面上施用第二支撐箔。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在除去第一支撐箔前施用第二支撐箔。因此，避免了在第一支撐箔除去/脫層期間發(fā)生的問題(例如由于不勻拉伸、形成折疊、垂掛等)。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于在所有的工藝步驟期間所述膜與至少一個(gè)支撐箔接觸或連接。因此，可以經(jīng)濟(jì)且高效地(即高速并高質(zhì)量地)加工膜。由此，獲得平滑、無皺紋并且精確印刷的涂覆催化劑的膜(CCMs)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的具體實(shí)施方案中，使用打孔或穿孔的膜作為支撐箔。此處，穿孔或打孔技術(shù)對(duì)支撐箔的層合性質(zhì)有影響?？梢允褂镁哂悬c(diǎn)或狹縫形狀的穿孔。通過沖孔、沖壓、熱針、氣焰穿孔方法或者靜電方法來生產(chǎn)這種箔。典型的穿孔圖案在每平方厘米(cm2)箔內(nèi)包含5到20個(gè)孔，從而孔徑在約0.2毫米至3毫米的范圍內(nèi)。術(shù)語“孔洞”指支撐箔或膜中的各種開口或間隙，例如非圓形的沖孔。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果使用穿孔的支撐箔，離子交聯(lián)聚合物膜表現(xiàn)出很小的收縮和/或起皺。明顯地，在涂覆后的干燥過程期間，通過孔洞或開口更好除去溶劑。另外，穿孔的支撐箔允許由于涂覆后在一定程度上滲透溶劑而引起的膜膨脹和在干燥過程中的再次收縮。在全面積印刷的情況中并且當(dāng)使用薄的離子交聯(lián)聚合物膜(厚度小于50微米)時(shí)，使用穿孔的支撐箔對(duì)于蘭格(langer)印刷格式(即活性面積大于200cm2的CCMs)是特別有利的。
使用在廣泛溫度或壓力下使用滾軸或壓機(jī)的連續(xù)層合方法來向聚合物電解質(zhì)膜上施用支撐膜。根據(jù)待加工的膜的材料組合，對(duì)于層合過程不必添加另外的組分。在某些情況中，支撐箔和膜之間的粘附力已經(jīng)提供了足夠的粘合力。如果需要改善支撐箔和膜之間的粘合，可以向所述膜的涂覆一側(cè)的邊緣上施用所謂的粘合劑材料。此時(shí)，可以使用液體粘合劑或膠帶。相應(yīng)地調(diào)整層合條件。
也可以使用熱針穿孔方法來改善結(jié)合。此時(shí)，在熱針的穿孔區(qū)中熔化待結(jié)合的支撐箔和離子交聯(lián)聚合物膜，因此獲得良好的粘附力。
聚酯、聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯的箔或膜，或者可比的箔材料適于用作正面和背面的支撐箔。此外，可以使用例如聚酯/聚乙烯、聚酰胺/聚乙烯、聚酰胺/聚酯、聚酯/紙、聚乙烯/鋁等的層合膜。此外，可以使用金屬箔和紙材料。箔材料的厚度范圍為10微米至250微米并且寬度最大達(dá)到750毫米。
通常，可以使用與第一支撐箔相同的膜和箔作為第二支撐箔的材料。
在卷式(roll-to-roll)工藝中連續(xù)加工、涂覆和層合帶形膜或箔對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的?？梢酝ㄟ^不同的方法來實(shí)現(xiàn)離子交聯(lián)聚合物膜正面和背面的涂覆。特別的實(shí)例是絲網(wǎng)印刷、模版印刷、膠印、轉(zhuǎn)印、刮涂或者噴涂。這些方法適于加工由聚合的全氟磺酸組合物、摻雜的聚苯并咪唑、酸或堿形式的聚醚酮和聚砜組成的聚合物電解質(zhì)膜。還可以使用復(fù)合物和陶瓷膜。
適當(dāng)?shù)倪B續(xù)干燥方法特別是熱空氣干燥、紅外干燥、微波干燥、等離子體方法和/或它們的組合。根據(jù)本發(fā)明具體的工藝選擇干燥條件(溫度和時(shí)間)。適當(dāng)?shù)臏囟仍?0至150℃的范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)母稍飼r(shí)間介于1至30分鐘之間。
離子交聯(lián)聚合物膜兩側(cè)上的電極層可以彼此不同。它們可以由不同的催化劑墨水制得并且可以具有不同量的催化劑和貴金屬載量(以毫克Pt/cm2計(jì))。根據(jù)用CCMs和MEAs制造的燃料電池的類型，在墨水中可以使用不同的電催化劑，例如包含貴金屬和基本金屬的負(fù)載催化劑、Pt或PtRu-催化劑以及未負(fù)載的Pt和PtRu粉末。
下面的實(shí)施例將更詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的方法而沒有限制本實(shí)施例1為了根據(jù)本發(fā)明方法來生產(chǎn)膜電極組件，使用具有下面組成的催化劑墨水催化劑墨水的組成(陽極和陰極)15.0克 Pt負(fù)載催化劑(40重量％Pt負(fù)載在炭黑上)44.0克 Nafion溶液(11.4重量％在水中)41.0克丙二醇100.0克通過絲網(wǎng)印刷在連續(xù)的卷式涂覆裝置(在EP1 037 295中描述的裝置)中首先用催化劑墨水涂覆一條30厘米寬50米長的聚合物電解質(zhì)膜(NaEion112，DuPont；H+-型，50微米厚)，借助層合聚酯箔(50微米厚)支撐所述聚合物電解質(zhì)膜的一個(gè)表面。涂覆面積為225cm2(活性面積尺寸15×15厘米)。印刷后，在連續(xù)帶式干燥器中用熱空氣干燥催化劑涂覆膜并且用纏繞機(jī)纏繞。
在涂覆第一側(cè)后，將穿孔的第二支撐箔(聚酯，穿孔圖案12孔/平方厘米，孔徑0.5毫米)層合到經(jīng)涂覆的正面上。使用這種方式，以無皺紋的形式向?qū)雍涎b置(包括具有纏繞和解纏繞裝置、驅(qū)動(dòng)卷等的卷式層合機(jī))施用并定位經(jīng)涂覆的膜。同時(shí)，精確地提供第二支撐箔。通過加熱的滾軸實(shí)現(xiàn)第二支撐膜與電解質(zhì)膜的結(jié)合。隨后，從膜上除去第一支撐箔并且纏繞。
在反層疊后，在單個(gè)印刷過程中使用相同的催化劑墨水精確地涂覆電解質(zhì)膜。調(diào)節(jié)干燥條件至最大溫度為75℃且總干燥時(shí)間為5分鐘。
隨后，除去穿孔的第二支撐箔并且在溫度為80℃的去離子水(DI水)中洗滌涂覆有催化劑的條形離子交聯(lián)聚合物膜(CCM)，隨后干燥并纏繞。如此生產(chǎn)的CCM在其活性面積中包含總的鉑載量為0.6毫克Pt/cm2(陽極上0.2毫克Pt/cm2，陰極上0.4毫克Pt/cm2)。
對(duì)于電化學(xué)試驗(yàn)，從涂覆的膜區(qū)域切割出7×7厘米(50平方厘米)的活性面積并且加工該CCM，以形成5層膜電極組件(MEA)。因此，在所述CCM的兩側(cè)上施用疏水的碳纖維紙(Toray TGPH-060，200微米厚)，通過熱壓組裝該結(jié)構(gòu)，并且將如此獲得的MEA安裝入PEMFC單電池中。對(duì)于性能試驗(yàn)，使用氫氣(H2)作為陽極氣體并且使用空氣作為陰極氣體。電池溫度為75℃。陽極和陰極的濕化在75℃下進(jìn)行。工作氣體的壓力為1.5巴(絕對(duì)值)。在600mA/cm2的電流密度下測量的池壓為720毫伏。這相應(yīng)于能量密度為0.43W/cm2。
實(shí)施例2生產(chǎn)在直接甲醇燃料電池(DMFC)中使用的MEA。使用87.5微米厚的條形擠出的離子交聯(lián)聚合物膜作為電解質(zhì)膜，并向其上面層合第一聚酯支撐箔。然后，在正面上用陽極墨水涂覆聚合物電解質(zhì)膜，墨水具有下面的組成15.0克 PtRu負(fù)載催化劑(60重量％PtRu/C，參考US 6,007,934)60.0克 Nafion溶液(10重量％在水中)15.0克 水(去離子)10.0克 丙二醇100.0克印刷格式為7×7厘米(活性面積50平方厘米)。印刷后，在連續(xù)帶式干燥器中用熱空氣干燥催化劑涂覆膜并且用纏繞機(jī)纏繞。
在涂覆第一側(cè)后，將穿孔的第二支撐箔(聚酯，穿孔圖案12孔/平方厘米，孔徑0.5毫米)層合到涂覆的正面上。因此，以無皺紋的形式在層合裝置中提供膜并且精確定位。同時(shí)，精確地提供第二支撐箔。通過加熱的滾軸實(shí)現(xiàn)第二支撐膜與電解質(zhì)膜的層合。隨后，從電解質(zhì)膜上除去第一支撐箔并且纏繞。
在單個(gè)印刷過程中使用實(shí)施例1的Pt催化劑墨水涂覆支撐膜的背面。調(diào)節(jié)干燥條件至最大溫度為75℃且總干燥時(shí)間為5分鐘。隨后，在溫度為80℃的去離子水(DI水)中洗滌具有穿孔支撐箔的涂覆有催化劑的條形離子交聯(lián)聚合物膜(CCM)，干燥，然后纏繞。催化劑涂覆膜的貴金屬載量在陽極上為1毫克PtRu/cm2并且在陰極上為0.6毫克Pt/cm2。
為了裝配5層MEA，除去穿孔的第二支撐箔，將CCMs切成單個(gè)單元，并且向每個(gè)CCM的正面和背面施用兩層氣體擴(kuò)散層(由疏水碳纖維紙組成)。隨后，通過熱壓在140℃的溫度和60巴的壓力下完成組裝。
在活性單元面積為50平方厘米的DMFC試驗(yàn)站測試MEAs。使用空氣作為陰極氣體。獲得平均能量密度為65mW/cm2(2摩爾MeOH溶液，電池溫度60℃)。
權(quán)利要求
1.一種通過使用含催化劑的墨水生產(chǎn)在膜正面和背面上具有催化劑層的3層式催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜的方法，其中在至少所有涂覆步驟期間，所述聚合物電解質(zhì)膜與至少一個(gè)支撐箔連接。
2.權(quán)利要求1的方法，其中連續(xù)實(shí)施所述方法，并且以帶狀形式提供聚合物電解質(zhì)膜以及至少一個(gè)支撐箔。
3.權(quán)利要求1的方法，其中在對(duì)所述聚合物電解質(zhì)膜的正面的第一個(gè)涂覆步驟之后，向所述正面施用第二支撐箔，從所述聚合物電解質(zhì)膜的背面除去所述第一支撐箔，并隨后實(shí)施所述聚合物電解質(zhì)膜背面的涂覆。
4.權(quán)利要求1的方法，其中通過層合方法將至少一個(gè)支撐箔固定到所述催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜的邊緣區(qū)域上。
5.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)支撐箔被穿孔。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物電解質(zhì)膜包含聚合的全氟磺酸組合物、摻雜的聚苯并咪唑、聚醚酮和聚砜或者其它質(zhì)子傳導(dǎo)材料，并且其厚度在10微米至200微米之間。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物電解質(zhì)膜的厚度在10微米至200微米的范圍內(nèi)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)支撐箔包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、紙或其它可比的材料。
9.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)支撐箔的厚度在10至250微米的范圍內(nèi)。
10.權(quán)利要求1的方法，其中使用絲網(wǎng)印刷、模版印刷、膠印、轉(zhuǎn)印、刮涂或者噴涂作為涂覆方法。
11.權(quán)利要求1的方法，其包含下列步驟(a)使用催化劑層涂覆背面用第一支撐箔支撐的聚合物電解質(zhì)膜的正面并將其干燥；(b)向所述聚合物電解質(zhì)膜的正面施用第二支撐箔；(c)從所述聚合物電解質(zhì)膜的背面除去第一支撐箔；(d)隨后用催化劑層涂覆所述聚合物電解質(zhì)膜的背面并且干燥。
12.權(quán)利要求11的方法，其還包括向未支撐的聚合物電解質(zhì)膜的背面施用第一支撐箔。
13.權(quán)利要求11的方法，其還包括在涂覆所述聚合物電解質(zhì)膜的背面之后除去所述第二支撐箔。
14.權(quán)利要求11的方法，其還包括在支撐箔和聚合物電解質(zhì)膜之間施用粘合組分。
15.權(quán)利要求11的方法，其還包括在20至95℃的溫度下在水中后處理涂覆的聚合物薄膜。
16.權(quán)利要求11的方法，其中借助熱空氣、紅外、微波、等離子體或它們的組合來實(shí)施催化劑層的干燥。
17.權(quán)利要求11的方法，其中干燥溫度在20至150℃的范圍內(nèi)，并且干燥時(shí)間在1至30分鐘的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的在膜正面和背面上具有催化劑層的3層式催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜用于例如PEM燃料電池、直接甲醇燃料電池(DMFC)、電化學(xué)傳感器或電解池的電化學(xué)器件的膜電極組件(MEAs)中的用途。
20.用于根據(jù)權(quán)利要求1至17任何一項(xiàng)的方法使用含催化劑的墨水生產(chǎn)3層式催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜的設(shè)備，所述設(shè)備包括在所有工藝步驟期間用至少一個(gè)支撐箔支撐所述聚合物電解質(zhì)膜的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)用于電化學(xué)器件的催化劑涂覆的聚合物電解質(zhì)膜(CCM)的方法。該方法的特征在于在所述聚合物電解質(zhì)膜的背面用第一支撐箔支撐。在涂覆正面后，在正面施用第二支撐箔，除去所述第一支撐箔，并隨后向背面施用第二催化劑層。在該方法中，所述電解質(zhì)膜在所有工藝步驟期間至少與一個(gè)支撐箔接觸。以高的生產(chǎn)速度在連續(xù)的工藝中獲得平滑、無皺紋的涂覆有催化劑的電解質(zhì)膜。所述3層式催化劑涂覆膜(CCMs)用于電化學(xué)器件，例如PEM燃料電池、直接燃料甲醇電池(DMFC)、傳感器或電解裝置。
文檔編號(hào)H01M8/10GK1839499SQ200480024128
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者克勞斯-魯珀特·霍亨特漢納, 海克·屈恩霍爾德, 伯恩哈特·巴爾特, 彼得·塞佩爾 申請(qǐng)人:烏米科雷股份兩合公司