氢能专利库

本发明提供一种基于AEM技术的制氢设备,包括：电解模块一、电解模块二、清洗组件、冷凝模块以及吹扫组件，所述电解模块一与电解模块二组成完整的双极进液电解系统，所述电解模块一通过管路与一组清洗组件连接，本发明还提供一种基于AEM技术的制氢工艺，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：通过设置电解模块一、电解模块二，使得电解槽的阴极、阳极均拥有独立的进液结构，改变了现有AEM电解水制氢技术运用单极进液的方式，而双极进液的方式可以在阴极、阳极、阴阳极进液几种模式下进行切换，能够有效保证在一侧出故障的情况下，另一侧也能正常进行电解，缩短了停机的时间。

本申请公开一种消氢层及其制备方法、消氢质子交换膜、膜电极、电解水制氢装置，涉及电解水制氢技术领域，所述消氢层包括以下重量份数的各组分：金属氧化物10～20份，催化剂10～20份，离聚物2～10份；所述催化剂包括铂黑催化剂、铱黑催化剂、钯黑催化剂中的至少一种。本申请所述的消氢层可以有效降低质子交换膜阳极侧的氧中氢含量。

本申请涉及电解水制氢技术领域，具体涉及一种含阻氢涂层的质子交换膜的制备方法，其包括以下步骤：S1：将无机填充物与功能树脂混合，加入溶剂搅拌后得到浆料；S2：将浆料涂布在质子交换膜表面，得到的涂层的湿厚度为10‑100μm，并对湿涂层进行干燥，得到干燥后的质子交换膜；S3：将干燥后的质子交换膜进行热处理，得到含阻氢涂层的质子交换膜。本申请还涉及含阻氢涂层的质子交换膜、膜电极和电解水制氢装置。本文所述的阻氢涂层能物理阻隔氢气渗透穿过质子交换膜，提高了由质子交换膜制成的电解水膜电极的效率，降低了阳极侧氧中氢的含量，进一步提升了电解水制氢装置的寿命及安全性。

本发明提供一种氢燃料电池气体扩散层中微孔层的制备方法,包括如下步骤：步骤A、聚丙烯腈纤维预氧化及碳化：将静电纺丝得到的聚丙烯腈纤维在氧化性气氛环境下，200度温度区间内处理20分钟，再在300度温度区间内处理15分钟，得到经过预氧化的聚丙烯腈纤维，再在惰性气体保护下，经过800‑1200度高温处理4小时，得到碳纤维膜；步骤B、制备燃料电池气体扩散层微孔层：将步骤一中得到的碳纤维膜与碳纸紧贴，在130度0.3Mpa的压力下，热压5分钟，得到附有气体扩散层的微孔层，本发明具有如下的有益效果：一方面可以增强气体扩散层微孔层的均匀性，提高气体传输效率；另一方面改变碳化温度提高微孔层憎水性，提高膜电极高电流密度下传质效率。

本发明提供一种制备燃料电池催化剂涂布浆料的制备方法,将催化剂、表面活性剂和研磨珠按照质量比1：(0.005～0.1)：(10～100)的比例加入研磨罐进行一次研磨混合，然后，按照催化剂、去离子水和质子交换膜溶液的质量比1：(0.5～2.25)：(1～20)加入去离子水和质子交换膜溶液，进行二次研磨混合，用醇和质子交换膜溶液转移上述浆料后，进行一次高速剪切混合，然后再加入消沫剂降低表面张力，二次高速剪切混合后得到涂布浆料，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：通过表面活性剂溶液和催化剂颗粒的预球磨，可以对催化剂的表面进行修饰改性。

本发明提供一种用于PEM电解水负载型催化剂的制备方法,包括以下步骤：1)配置具有粘度的导电高分子溶液，并用静电纺丝机纺出多尺寸的导电高分子纳米纤维；2)将上述的导电高分子纳米纤维作为模板，浸入到氯铱酸水溶液中，随后加入过量的硼氢化钠使氯铱酸还原生成铱纳米颗粒并负载在纳米纤维的表面；3)将铱/导电高分子纳米纤维放入管式炉中，通入Ar气，在200℃下保温2h，形成成品，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1)导电高分子替代了传统的金属氧化物作为载体，有效提升了膜电极催化层的电导率；2)导电高分子以纳米纤维的形式存在，使得催化层形成均匀的导电网络，加速了质子和电子的传输效率。

本发明公开了一种制备多孔结构MOF碳材料的方法，包括以下步骤：S1：将有机配体和过渡金属盐分别溶解在一定量的溶剂中，配制成一定浓度的溶液，然后量取一定体积的过渡金属盐溶液逐滴加到有机配体溶液中，室温下磁力搅拌；S2：得到白色沉淀，离心洗涤，干燥后高温碳化得到所述MOF结构多孔碳材料。通过添加到质子交换膜燃料电池催化剂浆料中，不仅优化了浆料的电导率，还提升了膜电极中的传质效率，改善了电化学活性面积和质量比活性，本发明对后续浆料工艺开发具有一定的意义。

本发明公开了一种提高水冷型质子膜燃料电池电堆内部热量分布一致性的方法，包括空气流道、冷却水流道以及氢气流道，空气流道和冷却水流道均为蛇形结构，冷却水与空气流场的排布方式为逆流排布，氢气流道为蛇形结构，氢气与空气流场的排布方式为逆流排布。该方法电堆内部不同膜电极间的温度差异最小，同时，膜电极面内的温度均匀性最好，即面内局部热点更少，电堆的温度一致性最好，预期寿命也更长。因此，可以通过空气和冷却水流场的逆流排布，来提高水冷型质子膜燃料电池电堆内部热量分布的一致性，延长电堆使用寿命。

一种制备燃料电池有序化膜电极载体的方法，采用飞秒激光器对碳纤维布进行加工实现，包括以下步骤：将碳纤维布铺在两轴位移台上，调整碳纤维布与飞秒激光器发射的激光束的夹角；调整飞秒激光器能量设定参数，使得飞秒激光器的输出能量以及作用在碳纤维布表面的焦斑大小保持恒定，将通过步骤得到的碳纤维布表面清净，可在碳纤维布表面形成有序性的微纳结构，提高了燃料电池的输出功率，降低Pt的负载量，克服了现有化学法合成在碳纤维布表面构筑有序化阵列的方式工艺复杂，化学试剂有环境污染问题、且构筑的有序化阵列与碳纤维布的结构强度不足的问题。

一种燃料电池膜电极制备方法，包括如下步骤，制备催化剂浆料：称取Pt基催化剂将其分散在水与有机溶剂的混合溶液中，在冰浴冷却超声分散的同时，向其中逐滴滴加Nafion与异丙醇的混合溶液，在冰浴冷却超声分散0.5‑5小时，裁剪膜体：根据要制备的膜电极催化活性面积大小，将质子交换膜以及气体扩散膜裁剪成需要尺寸，每边多预留出1‑10mm，根据裁剪的质子交换膜以及气体扩散膜的大小对封边膜进行裁剪，固定支撑膜：将通过裁剪得到的质子交换膜的正面通过胶水粘接支撑膜，反面不作任何处理，降低质子交换膜的用量，在第一次热压后，边框膜与气体扩散层能起到支撑保护作用，可以有效避免操作喷涂热压等过程中出现的溶胀、变形与扭曲问题。

本发明提供一种氢燃料电池气体扩散层的制备方法，包括步骤：称取一定质量浓度的短切碳纤维，添加到分散液中进行高速剪切分散，然后加入一定量的粘结液继续进行高速剪切分散，最后通过搅拌、研磨或球磨制得高分散的碳纤维浆料，称取一定比例的导电炭黑、聚四氟乙烯(PTFE)乳液、水以及异丙醇进行充分搅拌，然后超声分散混合溶液1‑3小时，制得微孔层浆料A，称取一定比例的乙炔黑、聚四氟乙烯(PTFE)乳液、水以及异丙醇进行充分搅拌，然后超声分散混合溶液1‑3小时，制得微孔层浆料B，提高了微孔层和碳纤维基底间的结合能力，使得微孔层浆料和碳纤维基底紧密结合，保证分布均匀且不出现裂纹等缺陷，结构稳定，排水性能优异，且易于工业化生产。