CN101331640A - 用于燃料电池的含胺的催化剂油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产聚合物电解质燃料电池用膜电极组件的催化剂油墨，该催化剂油墨除典型的组分：催化剂材料、酸性离聚物和溶剂外，还包含添加剂组分，该添加剂组分包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物。本发明进一步涉及一种生产该催化剂油墨的方法及其在生产聚合物电解质燃料电池用膜电极组件中的用途。

Description

用于燃料电池的含胺的催化剂油墨
本发明涉及催化剂油墨，生产它们的方法及其用途，尤其是在生产用于聚合物电解质燃料电池和聚合物电解质膜电解的膜电极组件中的用途。
在燃料电池中，燃料借助氧化剂在两个电极在分开的位置转化为电力、热量和水。作为燃料，可以使用氢气或富含氢的气体以及液体燃料如甲醇、乙醇、甲酸、乙二醇等，而氧气或空气用作氧化剂。在燃料电池中能量转化过程具有高效率。因此，燃料电池具有日益增加的重要性，尤其是与电动机组合以代替常规内燃机。由于聚合物电解质燃料电池(PEM燃料电池)紧凑的结构和功率密度，其特别适用于机动车辆。
通常而言，PEM燃料电池由膜电极组件(MEA)堆叠制成，在膜电极组件之间配有用于提供气体并传输电流的双极板。MEA通常由聚合物电解质膜制成，在该膜两侧均配有催化剂层(催化剂涂覆的膜，CCM)，在每种情况下向该催化剂层施加气体扩散层(GDL)。上述催化剂层之一作为阳极用于氧化氢气，上述催化剂层中的另一个作为阴极用于还原氧气。气体扩散层通常由碳纤维纸或碳非织造物制成且具有高孔隙率，以使这些层允许反应气体易于接近催化剂层且使得电池电流可易于输走。
为了得到聚合物电解质膜和通常在两侧(阳极和阴极)施加的催化剂层之间非常良好的结合且阳极和阴极与膜非常良好的接触，催化剂层通常以催化剂油墨的形式施加至膜，该催化剂油墨通常由电解催化剂、电子导体、聚电解质和溶剂制成。
催化剂油墨在现有技术中是已知的。为得到具有改进性能的催化剂油墨，已经进行了许多尝试。
M.Uchida等，J.Electrochem.Soc.，142(1995)，463-468改变了许多形成催化剂油墨的基础的溶剂。这些溶剂包括简单的酯类、醚类、丙酮类和酮类、胺类、酸类、醇类、甘油类和烃类。
EP-A 0 731 520建议使用基本不含有机成分的水性液体作为溶剂。
EP-A 1 536 504建议一元和多元醇，二醇类如二醇醚醇和二醇醚作为用于催化剂油墨的有机溶剂。
根据EP-A 1 176 652，尤其是线性二醇据说是除水外还适合的溶剂组分。
WO-A 2004/098773公开了催化剂糊(其为催化剂油墨的另一称谓)，其包含基础聚合物以粘接常用于催化剂油墨的乙酸类离子交换剂，以实现粘度显著增加。所建议的基础聚合物为聚氮丙啶以及包含诸如吡啶、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶或吡咯的单体单元的聚合物。然而，此处的缺点为基础聚合物不可或仅可不完全地从电极层上除去，因此酸性聚合物的部分酸基保持阻碍。
尽管存在得到具有改进性能的催化剂油墨的许多尝试，仍存在提供与现有技术相比显示至少一些改进性能，尤其是在油墨增稠、其内聚和与基材的粘合以及铺展和干燥行为方面的改进性能的替代催化剂油墨的需求。
因此，本发明的目的是提供具有上述改进性能的催化剂油墨。
该目的通过一种用于生产聚合物电解质燃料电池用膜电极组件的催化剂油墨实现，该催化剂油墨包含：
-包含至少一种催化剂材料的催化剂组分：
-包含至少一种酸性离聚物的离聚物组分；
-合适的话，包含至少一种溶剂的溶剂组分；和
-包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物的添加剂组分。
令人惊讶地发现，由于有机化合物中的至少两个碱性氮原子，这些氮原子可与离聚物的酸基交联，导致油墨增稠和油墨的高内聚以及对膜的粘合。在干燥过程中，这种交联可避免裂纹。此外，由于油墨和膜表面之间的酸-碱相互作用，产生了油墨对膜的良好粘合。胺同样可通过用稀酸活化电极层而完全除去，在聚合物的情况下这最好不完全发生。特别是当有机化合物具有低沸点时，其也可通过升高温度和/或施加减压而除去。
在本发明催化剂油墨中，添加剂组分由至少一种包含至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物形成。该组分同样可包含这类化合物的混合物。
碱性氮原子为伯、仲和叔胺官能的。氮原子可为链或环的结构部分和/或可作为官能团连接在这种骨架上，其中该链或环是有机化合物的一部分或形成有机化合物。
对本发明重要的是，存在至少两个这种氮原子以提供对酸性离聚物的“交联”性能。然而，也可存在大量氮原子。至少一种低分子量有机化合物优选包含至少2个、3个、4个或5个氮原子。至少一种低分子量有机化合物更优选包含至少2个、3个或4个碱性氮原子。进一步优选包含至少2个或3个，尤其精确的是2个氮原子的至少一种低分子量有机化合物。
优选至少一种低分子量有机化合物的分子量小于500g/mol。如果添加剂组分由超过一种低分子量有机化合物形成，至少一种有机化合物具有该性能就已足够。然而，优选添加剂组分的所有低分子量有机化合物具有该特征。
分子量优选小于400g/mol，更优选小于300g/mol，甚至更优选小于250g/mol，甚至更优选小于200g/mol，尤其是小于150g/mol。
至少一种有机化合物例如衍生于具有4-32个碳原子的饱和或不饱和、芳族或非芳族、支化或未支化、环状或非环状或部分环状且部分非环状烃，其中至少两个CH基团由氮原子替代，此外，一个或多个CH2基团可由氧或硫替代以及一个或多个氢原子可由卤素替代。
这种烃具有至少四个碳原子，其中作为CH基团的这些碳原子中的两个被氮原子替代。因此，最简单的化合物为1，2-乙二胺(乙二胺)。此外，至少一种有机化合物优选衍生于具有不超过32个碳原子的烃。在这些碳原子中的两个被氮替代之后，烃骨架因此具有30个碳原子和2个氮原子。可以指出的是，当然可以有超过两个CH基团被氮原子替代。
因此，骨架衍生于具有4-32个碳原子的烃。如果至少一种有机化合物精确包含2个氮原子，则其具有2-30个碳原子。烃优选具有4-22个碳原子，更优选4-12个碳原子，甚至更优选4-8个碳原子。
烃可以是饱和和支化或未支化的。这类烃的实例为链烷烃如正丁烷、异丁烷、戊烷、2-甲基丁烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷或十二烷。
不饱和的支化或未支化非环状化合物例如为链烯烃和炔烃或具有C-C双键和/或叁键的烃。实例为1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、2-戊烯、己烯和庚烯，1-丁炔、2-丁炔、1-戊炔、2-戊炔、己炔和庚炔。
芳族烃尤其为苯、萘和菲。
非芳族环状化合物例如为环己烷、十氢萘或类似化合物。
当多个CH2基团被氧或硫替代时，不应出现两个相邻CH2基团被替代的情况。此外，一个或多个氢原子可被卤素替代。此时，卤素为氟、氯、溴和碘。卤素优选为氟。烃化合物可被单卤化、二卤化、多卤化或全卤化。
还优选至少一种有机化合物为其中至少两个CH基团被氮替代的C4-C32链烷烃，或具有至少两个-NR2基团的苯，或具有至少两个-NR2基团的环己烷，其中基团R各自相互独立地为H或C1-C6烷基。
链烷烃优选为C4-C22链烷烃，更优选C4-C12链烷烃，甚至更优选C4-C8链烷烃，其中指数分别表示最少和最多的碳原子数。
C1-C6烷基是具有1-6个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正-1-丁基、正-2-丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基。
所述最简单的链烷烃因此为其中两个CH基团被氮替代的丁烷。因此，最简单的化合物为乙二胺。
优选在每种情况下具有两个任选烷基化的氨基的苯和环己烷。此处可以提及1，2-二氨基苯、1，3-二氨基苯、1，4-二氨基苯、1，2-二氨基环己烷、1，3-二氨基环己烷和1，4-二氨基环己烷以及它们的N烷基化衍生物。如果氨基被烷基化，则烷基优选为甲基。
至少一种低分子量化合物优选为二胺。
优选二胺为1，4-苯二胺、1，2-苯二胺、1，3-苯二胺、1，2-环己二胺、1，3-环己二胺、1，4-环己二胺、3，6-二氮杂辛烷-1，8-二胺、二乙二胺、4，9-二氧杂十二烷-1，12-二胺、乙二胺、N，N-二乙基乙二胺、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-丙二胺、N，N-二乙基-N’，N’-二甲基-1，3-丙二胺、丙二胺、1，2-丙二胺、N，N-二甲基-1，3-丙二胺、N，N-二乙基丙烷-1，3-二胺、N-环己基-1，3-丙二胺、N-甲基-1，3-丙二胺、三亚甲基二胺、1，1’-二苯基-4，4’-二胺、1，7-庚二胺、异佛尔酮二胺、2-甲基五亚甲基二胺、4-甲基-1，2-苯二胺、4-甲基-1，3-苯二胺、萘-1，5-二胺、萘-1，8-二胺、新戊二胺、2-硝基-1，4-苯二胺、4-硝基-1，2-苯二胺、4-硝基-1，3-苯二胺、九亚甲基二胺、1，3-丙二胺、3，5-二氨基苯甲酸、3，4-二氨基苯甲酸、4，4’-二氨基二苯甲酮、1，4-二氨基丁烷、2，4-二氨基-6-氯嘧啶、4，4’-二氨基二环己基甲烷、4，4′-二氨基-3，3’-二甲基二环己基甲烷、2，2’-二氨基二乙基胺、1，8-二氨基-3，6-二氧杂辛烷、二(4-氨基苯基)醚、4，4’-二氨基二苯基甲烷、二(3-氨基苯基)砜、二(4-氨基苯基)砜、1，6-二氨基己烷、4，5-二氨基-6-羟基-2-巯基吡啶、2，4-二氨基-6-羟基嘧啶、二氨基马来二腈(diaminomaleic dinitrile)、4，6-二氨基-2-巯基嘧啶、1，5-二氨基-2-甲基戊烷、1，9-二氨基壬烷、1，8-二氨基辛烷、2，4-二氨基酚、2，6-二氨基-4-苯基-1，3，5-三嗪、2，3-二氨基吡啶、2，6-二氨基吡啶、2，3-二氨基丙酸、3，4-二氨基吡啶、4，6-二氨基-2-嘧啶硫醇、3，5-二氨基-1，2，4-三嗪、1，13-二氨基-4，7，10-三氧杂十三烷以及2，5-二氨基戊酸以及它们的N-烷基化衍生物。
还优选多胺如三胺和四胺。实例为二亚乙基三胺、N-(2-氨基乙基)-1，3-丙二胺、二亚丙基三胺、N，N-二(3-氨基丙基)甲基胺、N，N’-二(3-氨基丙基)乙二胺。
特别优选的有机化合物为乙二胺、二氨基丙烷(丙基二胺)、苯二胺、N，N，N’，N’-四甲基丙二胺和N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(TMEDA)六亚甲基二胺和八亚甲基二胺。
至少一种低分子量有机化合物优选具有低于350℃的沸点。如果存在多种这类有机化合物，则这些化合物中的至少一种满足条件就已足够。然而，优选添加剂组分的所有有机化合物满足该条件。
沸点优选小于300℃，更优选小于250℃，尤其是小于200℃。
除包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物的添加剂之外，还存在包含至少一种酸性离聚物的离聚物组分。优选添加剂组分的比例基于催化剂油墨的总重量为0.001-50重量％。特别优选0.01-20重量％。
此外，优选添加剂组分的氨基官能团与离聚物组分的酸基的摩尔比为0.01-1000。该比例优选为0.1-100。除了添加剂组分外，催化剂油墨还如上所述包含含有至少一种酸性离聚物的离聚物组分。
因此，在催化剂油墨中存在一种具有酸性的离聚物就已足够。然而，离聚物组分同样可以包含其它酸性离聚物。此外，离聚物组分也可包含非酸性离聚物。可用于本发明催化剂油墨的离聚物组分的离聚物在本领域是已知的且例如公开于WO-A 03/054991中。优选使用至少一种具有磺酸、羧酸和/或膦酸基团或其盐的离聚物。合适的具有磺酸、羧酸和/或膦酸基团的离聚物同样是本领域熟练技术人员已知的。对本发明而言，磺酸、羧酸和/或膦酸基团为式-SO3X、-COOX和-PO3X2的基团，其中X为H、NH4 +、NH3R’+、NH2R’3 +、NHR’3 +、NR’4 +、Na+、K+或Li+以及R’为任何基团，优选烷基，其合适的话带有一个或多个可在燃料电池中通常盛行的条件下释放质子的其它基团。
优选离聚物例如为包含磺酸基且选自如下的聚合物：全氟化磺化烃如购自E.I.Dupont的
Figure A20068004686700091
磺化芳族聚合物如磺化聚芳基醚酮如聚醚醚酮(sPEEK)、磺化聚醚酮(sPEK)、磺化聚醚酮型酮(sPEKK)、磺化聚醚醚酮型酮(sPEEKK)、磺化聚醚酮醚酮型酮(sPEKEKK)、磺化聚亚芳基醚砜、磺化聚苯并二吲哚、磺化聚苯并噻唑、磺化聚苯并咪唑、磺化聚酰胺、磺化聚醚酰亚胺、磺化聚苯醚如聚-2，6-二甲基-1，4-苯醚、磺化聚苯硫醚、磺化酚醛树脂(线性或支化)、磺化聚苯乙烯(线性或支化)、磺化聚亚苯基和其它磺化芳族聚合物。
磺化芳族聚合物可部分氟化或全氟化。其它磺化聚合物包括聚乙烯基磺酸、由丙烯腈和2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、丙烯腈和乙烯基磺酸、丙烯腈和苯乙烯磺酸、丙烯腈和甲基丙烯酰氧基亚乙氧基丙烷磺酸、丙烯腈和甲基丙烯酰氧基亚乙氧基四氟乙烯磺酸，等制成的共聚物。聚合物又可部分氟化或全氟化。合适的其它类磺化聚合物包括磺化磷腈如聚(磺基苯氧基)磷腈或聚(磺基乙氧基)磷腈。聚磷腈聚合物可部分氟化或全氟化。磺化聚苯基硅氧烷及其共聚物，聚(磺基烷氧基)磷腈、聚(磺基四氟乙氧基丙氧基)硅氧烷同样是合适的。
包含羧酸基团的合适聚合物的实例包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸及其任何共聚物。合适的聚合物例如为与聚乙烯基咪唑或丙烯腈的共聚物。聚合物又可部分氟化或全氟化。
包含膦酸基团的合适聚合物的实例包括聚乙烯基膦酸、聚苯并咪唑膦酸、膦酸化聚苯醚如聚-2，6-二甲基苯醚等。聚合物可部分氟化或全氟化。
除阳离子导电(酸性)聚合物外，阴离子导电(碱性)聚合物也是可接受的，但酸性离聚物的比例必须是主要的。这些聚合物例如带有叔胺基团或季铵基团。这类聚合物的实例例如描述于US-A 6,183,914；JP-A 11273695以及Slade等，J.Mater.Chem.13(2003)，712-721中。
此外，例如公开于WO 99/54389和WO 00/09588中的酸-碱共混物也适合作为离聚物。它们通常为如公开于WO 99/54389中的包含含有磺酸基团的聚合物和带有伯氨基、仲氨基或叔氨基的聚合物的聚合物混合物，或通过将侧链上包含碱性基团的聚合物与包含磺酸根、膦酸根或羧酸根基团(酸或盐形式)的聚合物混合而得到的聚合物混合物。包含磺酸根、膦酸根或羧酸根基团的合适聚合物已经在上面提及(参见包含磺酸、羧酸或膦酸基团的聚合物)。在侧链上具有碱性基团的聚合物为通过具有含亚芳基的N-碱性基团的芳基主链工程聚合物的侧链改性而得到的那些，其中将包含碱性叔N基团(如叔胺或包含碱性N的杂环芳族化合物如吡啶、嘧啶、三嗪、咪唑、吡唑、***、噻唑、噁唑等)的芳族酮和醛连接到金属化聚合物上。此处，作为中间体形成的金属醇盐可在另一步骤中借助水质子化或借助卤代烃醚化(W00/09588)。
上述离聚物也可被交联。合适的交联剂例如为环氧化物交联剂如市售
Figure A20068004686700101
其中可进行交联的合适溶剂可尤其作为所用交联剂和离聚物的函数进行选择。合适溶剂的实例为非质子溶剂如DMAc(N，N-二甲基乙酰胺)、DMF(二甲基甲酰胺)、NMP(N-甲基吡咯烷酮)或其混合物。合适的交联剂对本领域熟练技术人员是已知的。
优选离聚物为上述包含磺酸基团的聚合物。特别优选全氟化磺化烃，如
Figure A20068004686700102
磺化芳族聚醚醚酮(sPEEK)、磺化聚醚砜(sPES)、磺化聚醚酰亚胺、磺化聚苯并咪唑、磺化聚醚砜以及上述聚合物的混合物。特别优选全氟化磺化烃如
Figure A20068004686700103
和磺化聚醚醚酮(sPEEK)。它们可单独使用或与其它离聚物混合使用。同样可以使用包含上述聚合物，优选含磺酸基团聚合物的嵌段的共聚物。这种嵌段共聚物的实例为sPEEK-PAMD。
含磺酸、羧酸和/或膦酸基团的离聚物的官能化程度通常为0-100％，优选0.1-100％，更优选30-70％，特别优选40-60％。
特别优选使用的磺化聚醚醚酮的磺化程度为0-100％，更优选0.1-100％，甚至更优选30-70％，特别优选40-60％。此处100％的磺化或官能化程度是指聚合物的各个重复单元包含官能团，尤其是磺酸基团。
上述离聚物可单独或以混合物用于本发明催化剂油墨中。可以使用包含至少一种离聚物和其它聚合物或其它添加剂如无机材料、催化剂或稳定剂的混合物。
制备适合作为离聚物的上述离子导电聚合物的方法对本领域熟练技术人员是已知的。适合制备磺化聚芳基醚酮的方法例如公开于EP-A 0 574791和WO 2004/076530中。
一些上述离子导电聚合物(离聚物)可市购如购自E.I.Dupont的
Figure A20068004686700111
其它合适的可用作离聚物的市售材料为全氟化和/或部分氟化聚合物如“Dow Experimental Membrane”(Dow Chemicals，美国)、
Figure A20068004686700112
(Asahi Chemicals，日本)、Raipure R-1010(Pall Rai Manufacturing Co.美国)Flemion(Asahi Glas，日本)和
Figure A20068004686700113
(Chlorin Engineering Cop.，日本)。
此外，催化剂油墨还包含含有至少一种催化剂材料的催化剂组分。然而，本发明催化剂油墨的催化剂组分也可包含多种不同催化剂材料。
合适的催化剂材料在本领域是已知的。合适的催化剂材料通常为铂族金属如铂、钯、铱、铑、钌或其混合物。催化活性金属或各种金属的混合物可包含其它合金添加物如钴、铬、钨、钼、钒、铁、铜、镍、银、金等。
所用铂族金属的选择取决于最终燃料电池或电解电池的所计划的最终应用领域。如果应生产使用氢气作为燃料操作的燃料电池，仅使用铂作为催化活性金属就已足够。此时所用催化剂油墨包含铂作为活性贵金属。该催化剂层可在燃料电池中用于阳极和阴极。
催化剂组分可负载在电子导体如炭黑、石墨、碳纤维、碳有机纳米蒙脱土(carbon nanomer)、碳泡沫上。
另一方面，如果应生产使用包含一氧化碳的重整气体作为燃料的燃料电池，有利的是阳极催化剂对一氧化碳的毒性具有非常高的耐受性。在这种情况下，优选使用基于铂/钌的电催化剂。在生产直接的甲醇燃料电池中，也优选使用基于铂/钌的电催化剂。在这种情况下，因而用于生产燃料电池的阳极层的催化剂油墨优选同时包含这两种金属。为生产阴极层，此时铂单独用作催化活性金属就已足够。因此可以使用相同的催化剂油墨用于涂覆离子导电聚合物电解质膜的两侧。然而，同样可以使用不同的催化剂油墨用于涂覆聚合物电解质膜的表面。
此外，催化剂油墨可包含含有至少一种溶剂的溶剂组分。如果添加剂组分包含至少一种液体有机化合物，则溶剂组分可省略，因为它们的性能由添加剂组分呈现。
合适的溶剂为离聚物可溶解或分散于其中的溶剂。这类溶剂对本领域熟练技术人员是已知的。合适溶剂的实例为水、一元醇、多元醇、含氮极性溶剂、二醇和二醇醚醇和二醇醚。特别合适的溶剂例如为丙二醇、双丙二醇、甘油、乙二醇、己二醇、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、水及其混合物。
此外，催化剂油墨可包含其它添加剂。这些添加剂可为润湿剂、均化剂、消泡剂、孔形成剂、稳定剂、pH调节剂和其它物质。
此外，包含至少一种电子导体的电子导体组分包含在本发明催化剂油墨中。合适的电子导体对本领域熟练技术人员是已知的。电子导体通常由导电碳颗粒组成。作为导电碳颗粒，可以使用在燃料电池和电解电池领域中已知的具有高导电率和大表面积的所有碳材料。优选炭黑、石墨或活性碳。
在催化剂油墨中，电子导体与离聚物的重量比可为10∶1-1∶10，优选5∶1-1∶2。催化剂材料与电子导体的重量比可为1∶10-5∶1。
本发明油墨的固含量优选为1-60重量％，更优选5-50重量％，特别优选10-40重量％。
本发明方法进一步提供了一种生产本发明催化剂油墨的方法，其包括如下步骤：
-使包含至少一种催化剂材料的催化剂组分、包含至少一种酸性离聚物的离聚物组分、包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物的添加剂组分，以及合适的话包含至少一种溶剂的溶剂组分接触；和
-分散混合物。
本发明进一步提供了一种生产本发明催化剂油墨的方法，其包括如下步骤：
-使催化剂组分、包含至少一种酸性离聚物的离聚物组分以及合适的话包含至少一种溶剂的溶剂组分接触；
-分散混合物，和
-向分散的混合物中加入包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物的添加剂组分，以及合适的话其它溶剂。
至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物优选在加入油墨之前用酸至少部分中和。此时，酸优选为弱酸，如碳酸、甲酸、乙酸或其它酸。中和的有机化合物因此更缓慢地且借助酸交换以更受控的方式交联。此外，在后处理步骤(在强酸中洗涤CCM或MEA)中形成的CO2可用于孔的形成。
本发明进一步提供了本发明催化剂油墨在生产涂覆催化剂层的膜(CCM)、气体扩散电极和膜电极组件中的用途，其中膜电极组件用于聚合物电解质燃料电池和PEM电解。
催化剂油墨通常以均匀分散的形式施加至离子导电的聚合物电解质膜或气体扩散层以生产膜电极组件。为生产均匀分散的油墨，可使用已知装置，例如高速搅拌器、超声或球磨机。
随后可借助各种技术将均匀油墨施加至离子导电聚合物电解质膜。合适的技术为印刷、喷雾、刮涂、辊涂、刷和漆。
随后干燥施加的催化剂层。合适的干燥方法例如为热空气干燥、红外干燥、微波干燥、等离子体方法以及这些方法的组合。
除上述涂覆离子导电聚合物电解质膜的方法外，也可使用本领域熟练技术人员已知的将催化剂层施加至聚合物电解质膜的其它方法。
实施例
本发明催化剂油墨如下生产：将下列组分合并：
1份催化剂(70％Pt，在碳上)，
2份
Figure A20068004686700141
Dispersion(EW1100，10％，在水中)，和
3份去离子水
随后借助超声将混合物分散60分钟。随后借助磁力搅拌器搅拌入1份TMEDA(在去离子水中，浓度为50％)。

Claims (11)

1.一种用于生产聚合物电解质燃料电池用膜电极组件的催化剂油墨，该催化剂油墨包含：
-包含至少一种催化剂材料的催化剂组分：
-包含至少一种酸性离聚物的离聚物组分；
-电子导体组分；
-合适的话，包含至少一种溶剂的溶剂组分；和
-包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物的添加剂组分。
2.根据权利要求1的催化剂油墨，其中所述至少一种有机化合物的分子量小于500g/mol。
3.根据权利要求1或2的催化剂油墨，其中所述至少一种有机化合物衍生于具有4-32个碳原子的饱和或不饱和、芳族或非芳族、支化或未支化、环状或非环状或部分环状且部分非环状烃，其中至少两个CH基团由氮原子替代，此外，一个或多个CH2基团可由氧或硫替代以及一个或多个氢原子可由卤素替代。
4.根据权利要求3的催化剂油墨，其中所述至少一种有机化合物为其中至少两个CH基团被氮替代的C4-C32链烷烃，或具有至少两个-NR2基团的苯，或具有至少两个-NR2基团的环己烷，其中基团R各自相互独立地为H或C1-C6烷基。
5.根据权利要求4的催化剂油墨，其中所述至少一种有机化合物为乙二胺、二氨基丙烷、苯二胺、四甲基丙二胺、四甲基乙二胺、六亚甲基二胺或八亚甲基二胺。
6.根据权利要求1-5中任一项的催化剂油墨，其中所述至少一种有机化合物的沸点低于350℃。
7.根据权利要求1-6中任一项的催化剂油墨，其中所述添加剂组分的比例基于催化剂油墨的总重量为0.001-50重量％。
8.根据权利要求1-7中任一项的催化剂油墨，其中所述添加剂组分的氨基官能团与所述离聚物组分的酸基的摩尔比为0.01-1000。
9.一种生产根据权利要求1-8中任一项的催化剂油墨的方法，其包括如下步骤：
-使包含至少一种催化剂材料的催化剂组分、包含至少一种酸性离聚物的离聚物组分、包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物的添加剂组分，以及合适的话包含至少一种溶剂的溶剂组分接触；和
-分散混合物。
10.一种生产根据权利要求1-8中任一项的催化剂油墨的方法，其包括如下步骤：
-使催化剂组分、包含至少一种酸性离聚物的离聚物组分以及合适的话包含至少一种溶剂的溶剂组分接触；
-分散混合物，和
-向分散的混合物中加入包含至少一种含有至少两个碱性氮原子的低分子量有机化合物的添加剂组分，以及合适的话其它溶剂。
11.根据权利要求1-8中任一项的催化剂油墨在生产配有催化剂层的膜(CCM)、气体扩散电极和膜电极组件中的用途。
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