氢能专利库

本发明涉及燃料电池领域，公开了一种燃料电池稳定性铂碳催化剂及制备方法。包括如下过程：（1）将聚乙烯醇与多孔碳粉加入去离子水中静置，然后调节pH值并加入有机物A，水浴加热至析出胶状物，过滤分离多孔碳载体，与有机物B和镍催化剂混合反应，过滤、干燥，制得叔胺改性多孔碳粉；（2）将叔胺改性多孔碳粉与氯铂酸、表面活性剂加入去离子水中，均匀分散后静置，再加入硼氢化钠进行还原，经过滤、干燥，即得稳定性良好的铂碳催化剂。本发明通过在碳载体表面使用有机物进行包覆，通过有机物接枝的叔胺基团与铂离子进行络合，之后被还原成铂纳米粒子，可以有效抑制碳表面被氧化，同时提高铂碳催化剂复合能力，提高催化剂的稳定性。

本发明涉及燃料电池的技术领域，提出一种适用于中温的燃料电池质子交换膜及制备方法，所述质子交换膜是将凝胶粉末与nafion溶液混合、涂布、辊压、干燥、洗涤、烘干而制得；所述凝胶粉末是将多巴胺水溶液在碱性条件下加入改性膨润土，然后加入丙烯酰胺、丙烯酸、聚乙二醇二丙烯酸酯、N’N‑亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵混合得到凝胶前驱液，紫外线辐照、离心分离而制得；本发明提供的质子交换膜在中温（80‑100℃）下具有的优异的稳定性，机械性能和耐久性好，工艺简单，可有效提高燃料电池的工作温度。

本发明提供了一种无机原位粘合制备燃料电池膜电极的方法。将碳粉、尿素、二氧化硅气凝胶、粘接剂制成的碳粉浆料涂布于碳纤维纸上，制成气体扩散层，接着将催化剂、氢氧化钠、增稠剂、水和Nafion溶液制成的催化剂浆料，涂敷于气体扩散层的载碳界面，接着与将羟基氧化铝和Nafion溶液混合涂覆的质子交换膜上下面贴合热压，即得燃料电池膜电极。该方法通过在载碳层加入二氧化硅气凝胶，二氧化硅原位牢固粘合催化剂可防止脱落，同时在质子交换膜表面与催化剂层原位形成氢氧化铝粘合，催化层与质子交换膜结合强度高，制备的膜电极使用无机原位粘接，较佳的保留了微孔，附着牢固，不受湿环境影响而劣化。

本发明属于燃料电池的技术领域，提供了一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层及制备方法。该方法将聚丙烯腈纤维利用氨基磺酸液浸泡疏松后，分别配制A浆料和B浆料，然后先将B浆料涂覆于衬底后，继续涂覆A浆料，经过瞬时向上处理，然后依次在空气气氛中热处理和真空条件下高温烧结，制得燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层。与传统方法相比，本发明制备的气体扩散层，通过在陶瓷中镶嵌碳纤维，导电性好，具有优异的透气性，性能稳定，使用寿命长，疏水性好，排水性能优异，易于气体扩散，耐气体冲击性能优异，可广泛用于燃料电池领域。

本发明涉及燃料电池领域，公开了一种均匀分布微孔的燃料电池气体扩散毡及制备方法。包括如下制备过程：（1）将导电碳材料与聚乙烯醇、甘油、钙盐加热搅拌形成膏状物；（2）将膏状物热熔拉丝形成丝材；（3）将丝材裁切为短纤维后与碳纤维平铺热压制备成纤维毡；（4）将纤维毡浸入硅酸钠溶液中，牵引拉伸并反应，得到浸泡反应的纤维毡；（5）将浸泡反应的纤维毡洗脱聚乙烯醇后烘干，卷取，即得均匀分布微孔的燃料电池气体扩散毡。本发明制得的气体扩散层，通过原位生成硅酸钙纤维作为导电碳材料的支撑体，不仅韧性好，而且导电性和透气性良好，并且制备工艺简单、易于规模化连续生产、能耗低、成本低。

本发明属于燃料电池的技术领域，提供了一种激光焊接制备燃料电池气体扩散层碳纤维纸的方法。该方法将玻璃粉、分散剂、聚丙烯腈基碳纤维、蔗糖加入水中升温搅拌形成粘稠状物，然后送入刮涂机加热，连续刮涂成膜，得到碳纤维纸膜胚，然后连续送入激光快速烧蚀装置，采用超快脉冲激光进行处理，最后洗脱蔗糖，制得燃料电池气体扩散层碳纤维纸。与传统方法相比，本发明的制备的燃料电池气体扩散层碳纤维纸，通过激光快速烧蚀形成了均匀微孔，孔隙率高，未使用粘接剂，在100~120℃下膜孔稳定，透气性好，电导率高，机械强度高，综合性能优异，应用前景广阔。

本发明属于燃料电池膜电极的技术领域，提供了一种金属锡粘结的燃料电池柔性气体扩散膜及制备方法。该方法以金属锡粉、导电碳材料、焦炭粉、发泡剂、木质纤维、纤维素醚胶体为原料制成膏状物，然后冷压延、发泡定型得到蓬松的片材，然后将蓬松的片材升温烧结、水蒸气处理及烘干，制得柔性燃料电池气体扩散膜。与传统方法相比，本发明的制备的气体扩散膜，不仅柔性好、韧性好，而且保留了导电碳材料的网络空隙，避免了使用聚合物影响导电性透气性的缺陷，同时制备工艺简单，易于规模化连续生产，能耗低，成本低。

本发明涉及燃料电池领域，公开了一种生长晶须形成的燃料电池膜电极组件及制备方法。包括如下制备过程：（1）将碳纤维纸两面喷涂聚四氟乙烯乳液，干燥备用；（2）将多孔纳米催化剂、氯化锌、分散剂、沉淀剂加入水中，混合搅拌得到浆状物；（3）将浆状物、Nafion溶液、碳材料混合后涂布于碳纤维纸一侧，加热处理得到表面形成催化层的碳纤维纸；（4）将质子交换膜表面喷涂Nafion溶液后与碳纤维纸热压贴合，制得生长晶须形成的燃料电池膜电极组件。本发明通过将氯化锌装载于微孔催化剂中逐步形成氧化锌晶须的同时形成宏观纤维状的催化剂纤维，晶须分布均匀，晶须网孔微细而均匀，并且制备工艺简单，过程可控。

本发明公开了一种柔性燃料电池气体扩散层及制备方法。所述气体扩散层由以下步骤制得：a、将铝熔化后加入石墨烯，得到复合物；b、与碳微球以强气流对撞分散、冷凝，得到复合微球；c、与导电剂、氧化钠、聚四氟乙烯粉末混合后热冲压成薄片、清水浸泡、辊筒热定型陈化，即得柔性燃料电池气体扩散层。所述方法具有以下有益效果：本发明通过聚四氟乙烯为基材，加入了铝与石墨烯分散包覆碳微球，氧化钠在扩散层中促进了微孔形成，制得的气体扩散层兼具高耐冲击强度、优异的疏水性以及通透的气体扩散性。

本发明涉及染料电池膜电极及其制备技术领域，具体涉及一种梯度分布催化层的燃料电池膜电极及其制备方法。燃料电池膜电极由质子交换膜、第一催化层、第二催化层和碳纤维纸组成，所述第一催化层原料由微粒催化剂、水、全氟磺酸型聚合物溶液和异丙醇组成；第二催化层原料由大颗粒复合催化剂、水、全氟磺酸型聚合物溶液和异丙醇组成。制备方法为：将第一催化剂浆料通过超声雾化均匀喷涂在质子交换膜的表面，干燥定型，再将第二催化剂浆料通过超声雾化均匀喷涂在第一催化层，干燥定型，再热压贴合碳纤维纸。本发明解决了现有技术中燃料电池膜电极中直接喷涂催化剂浆料影响气体在催化层内分散传输受阻的缺陷，具有催化效率高、性能稳定的优点。

本发明属于制氢技术领域，具体涉及一种制氢用表面改性铝粉的制备方法及其制氢方法。一种制氢用表面改性铝粉的制备方法包括如下步骤：(1).将铝粉、氢氧化铝粉末和碳酸氢铵加入到无水乙醇中，超声分散30～60min混合均匀后，转移至高能球磨机中进行球磨；(2).将步骤（1）球磨产物倒入坩埚中，将坩埚置于真空炉中进行烧结；(3).将步骤（2）烧结后的产物经冷却，研磨粉碎后过筛，取筛后粉末与水解添加剂混合后，在无水乙醇溶剂中进行混料，之后在50～60℃的真空烘箱中烘干，获得表面负载疏松氧化铝层的改性铝粉。本发明工艺简单，制氢效率高，使用工艺为常用陶瓷工业的工艺，生产流程极易工业化。

本发明涉及制氢材料技术领域，特别是涉及一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：将镁粉与钼酸铵混合后与球磨助剂混合球磨，向球磨料中加入聚乙烯醇，冷冻处理，真空冷冻干燥，在保护助剂的氛围中将干燥混合物依次预烧结、高温煅烧，即得镁金属负载三氧化钼颗粒。本发明解决现有技术中镁在水解过程时形成氢氧化镁保护膜会阻碍制氢反应进行的问题；通过三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。

本发明涉及制氢领域，公开了一种工业化生产高效率电解水制氢催化电极的方法。包括如下生产过程：（1）将催化剂粉末和强还原性金属混合后加入球磨机，先加入分散剂干法球磨，然后加入助磨溶剂湿法球磨，制得球磨浆料；（2）向球磨浆料中加入有机硅树脂溶液，制得喷涂浆料；（3）将喷涂浆料静电喷涂于电极材料表面，惰性气氛下干燥后使用无水乙醇洗净，烘干，即得高效率催化电极。本发明制备电解水催化电极的方法与普通方法相比，通过将强还原性金属与催化剂粉末混合后进行简单地真空球磨，有效提高了催化剂的析氧活性，得到具有较高效率的电解催化剂，整个制备过程简单可控，对设备要求较低，无需高温烧结还原等工艺，可以有效节约生产成本。

本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种利用螺杆挤出制备氢能源催化剂层状钛酸钾的方法。本发明将钛酸丁酯、柠檬酸钾、乙醇、稀硝酸、聚乙二醇配制为溶胶液；利用高压雾化使溶胶液预晶化得到预晶化层状钛酸钾微粉，与三氯化铁六水合物、去离子水、正丁胺水溶液、尿素、聚丙烯酰胺分散为粘稠物，经双螺杆挤出机剪切分散挤出；进一步烧制，使预晶化层状钛酸钾进一步晶化，同时预插层铁离子在层间形成三氧化二铁从而稳定的插层在层状钛酸钾的层间得到一种自组装层状钛酸钾制氢光催化剂。本发明因两种材料的导带和价带能级差异，能有效地阻止光生电子与空穴的复合，制成的层状纳米复合半导体材料，极大地提高了光催化活性。

本发明属于燃料电池制备的技术领域，具体涉及一种燃料电池碳纤维纸膜的有机改性疏水处理方法。所述制备方法包括：将改性碳纸浸泡在DMF溶剂中，加入多乙烯多胺在惰性气氛中反应，过滤烘干，浸泡在全氟丁酸中，加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺促进酰胺反应，获得接枝改性碳纸；将其放入导电剂、造孔剂和聚四氟乙烯乳液混合均匀溶液中，取出经室温晾干后，退火，即得。本发明通过对改性碳纤维进行氨基化改性后，再利用酰胺缩合反应将具有疏水性能的氟代烷基接枝在碳纤维表面，提高碳纤维与聚四氟乙烯的相容性，再使用含有导电剂和造孔剂的聚四氟乙烯乳液对碳纸进行浸渍，从而提高碳纸的孔隙率和导电性。

本发明属于燃料电池技术领域，提供了一种转印聚合制备燃料电池膜电极的方法，将全氟磺酸树脂分散在二甲基亚砜中，然后加入双酚单体、催化剂在惰性气氛保护下加热至120‑135℃保温处理，进一步加入碳酸钾、二氟苯酮和磺化二氟苯酮、二甲苯，升温至145‑150℃反应1‑2小时，得到浆状物；将得到的浆状物与碳粉、聚四氟乙烯纤维分散均匀，在玻板上超声喷涂，得到预涂催化层膜；将得到的预涂膜催化层膜转印至质子交换膜，并粘贴碳纤维纸，并在碳纤维纸一端加热升温至180‑185℃，进一步聚合将催化层牢固固定在质子交换膜，得到燃料电池膜电极。本发明解决了现有燃料电池膜电极中直接喷涂催化剂浆料影响气体在催化层内分散传输受阻的缺陷。

本发明提出一种氧化铁‑钙钛矿量子点复合制氢光催化剂及制备方法，所述复合制氢光催化剂是在六水合三氯化铁的饱和液中加入二氧化硅气凝胶，真空处理后高温焙烧，然后将得到复合物、硝酸镧和硝酸镍、氢氧化钠溶液先后加入去离子水，缓慢搅拌处理，再将得到的物料洗涤、干燥，接着煅烧而制得。本发明提供的复合光催化剂，以二氧化硅气凝胶为反应基础框架，不仅提供了易于形成量子点的微孔反应空间，而且使得得到的复合光催化剂易于工程化使用，利用二氧化硅气凝胶微孔内反应生成钙钛矿型LaNiO3包覆纳米氧化铁，用于光催化制氢时，可有效抑制电子和空穴的复合，进而提高光催化反应的效率，从而满足批量制氢的需求。

本发明属于燃料电池碳纸的技术领域，具体涉及一种燃料电池碳纸的柔性化处理方法，包括：将聚二甲基硅氧烷溶解于乙酸乙酯中，加入四针状氧化锌进行超声分散，加入带有搅拌器的进料罐中，搅拌均匀后对碳纸进行第一次喷涂，进行第一次热处理；将聚四氟乙烯乳液、导电剂、乳化剂和乙醇溶剂混合超声分散，加入带有搅拌器的进料罐中，搅拌均匀后对碳纸进行第二次喷涂，再进行第二次热处理，固化后即得柔性碳纸；喷涂具有四针型结构的氧化锌使中间层具有更大的孔隙率，再喷涂聚四氟乙烯后形成具有极高柔韧性的表面层，有效防止聚四氟乙烯添加量过大引起的堵塞气孔的问题。

本发明涉及燃料电池技术领域，具体提供一种纤维骨架燃料电池质子交换膜的制备方法。该发明通过将耐高温纤维与磺化树脂纤维形成网布，以此纤维网布为骨架，通过原位形成氢氧化铝粘合包覆，形成具有耐高温性的微孔网布，并将Nafion液涂布渗透在网布微孔，从而得到一种纤维骨架燃料电池质子交换膜；其在高温工作条件下内含的二氧化硅气凝胶具有一定的持水性，以保证保湿，而且在保水时，纤维骨架含有无机纤维，骨架稳定不易被溶胀破损，有效提高了质子交换膜的工作寿命。

本发明涉及燃料电池领域，公开了一种用于制备燃料电池用氢的聚四氟乙烯隔膜及制备方法。包括如下制备过程：（1）将聚四氟乙烯微孔膜置于钠萘四氢呋喃溶液中，反应制得活化处理的聚四氟乙烯微孔膜；（2）将聚四氟乙烯微孔膜与甲基乙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在有机溶剂中共混，加入助剂后使用Co60进行辐照，取出膜材后洗涤干燥，即得用于制备燃料电池用氢的聚四氟乙烯隔膜。本发明制得的聚四氟乙烯隔膜与普通聚四氟乙烯隔膜相比，通过在PTFE的微孔和表面接枝季胺基团，显著提升了制得的聚四氟乙烯隔膜的导电性能，并且通过加入钠萘四氢呋喃，实现了亲水性改性，并且兼具良好的力学性能。