CN1716670A - 燃料电池的电解液膜及包括它的燃料电池 - Google Patents

燃料电池的电解液膜及包括它的燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN1716670A
CN1716670A CNA2005100813756A CN200510081375A CN1716670A CN 1716670 A CN1716670 A CN 1716670A CN A2005100813756 A CNA2005100813756 A CN A2005100813756A CN 200510081375 A CN200510081375 A CN 200510081375A CN 1716670 A CN1716670 A CN 1716670A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
electrolyte membrane
polymer layer
platinum
catalyst layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005100813756A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100474673C (zh
Inventor
卢亨坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of CN1716670A publication Critical patent/CN1716670A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100474673C publication Critical patent/CN100474673C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1025—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon and oxygen, e.g. polyethers, sulfonated polyetheretherketones [S-PEEK], sulfonated polysaccharides, sulfonated celluloses or sulfonated polyesters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1027—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having carbon, oxygen and other atoms, e.g. sulfonated polyethersulfones [S-PES]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/103—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having nitrogen, e.g. sulfonated polybenzimidazoles [S-PBI], polybenzimidazoles with phosphoric acid, sulfonated polyamides [S-PA] or sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1032—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having sulfur, e.g. sulfonated-polyethersulfones [S-PES]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1053—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends consisting of layers of polymers with at least one layer being ionically conductive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0088—Composites
    • H01M2300/0094—Composites in the form of layered products, e.g. coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于燃料电池的电解液膜及包括它的燃料电池。所述用于燃料电池的电解液膜包括质子导电聚合物层和吸湿聚合物层，该吸湿聚合物层布置在所述质子导电聚合物层的一侧或两侧。所述电解液膜具有优良的吸湿性能并能够用于自增湿的燃料电池。

Description

燃料电池的电解液膜及包括它的燃料电池
                          技术领域
本发明涉及一种用于燃料电池的电解液膜，及包括它的燃料电池，更具体地，本发明涉及一种自增湿的用于燃料电池的电解液膜及包括所述电解液膜的燃料电池。
                          背景技术
燃料电池为将氧化剂与氢或碳氢化合物基物质如甲醇，乙醇或天然气之间的化学反应能直接转换为电能的发电***。
依据所使用的电解液的类型，燃料电池可以分为磷酸型、熔融碳酸盐型、固体氧化物型、聚合物电解液型、碱性。虽然每个燃料电池基本上根据相同的原理运行，但是燃料的种类、工作温度、催化剂和电解液可以根据燃料电池的种类而改变。
最近，已经开发出聚合物电解液膜燃料电池(PEMFC)，它们具有比常规的燃料电池更好的功率特性，及更低的工作温度，更快的启动和响应特性。该燃料电池有优点，因为它们可以应用于各种各样的领域，如汽车的可移动电源，如家庭和公共建筑的分散电源，及电子装置的小电源。
聚合物电解液燃料电池基本上由电池组，重整器，燃料罐及燃料泵组成。燃料泵将储存于燃料罐中的燃料提供给重整器。重整器重整燃料产生氢气，并将氢气供应给电池组。在电池组中，氢气与氧化剂发生电化学反应产生电能。
另一种类型的燃料电池为直接氧化燃料电池(DOFC)，其中将液体甲醇燃料直接引入电池组。直接氧化燃料电池可以省略重整器，其在聚合物电解液燃料电池中是必要的。
根据上述的燃料电池***，实质上发电的电池组由几个到几十个彼此堆叠的单元电池组成。每个单元电池由膜电极组件(MEA)和隔板构成。膜电极组件的结构中，也称为燃料电极或氧化电极的阳极，与也称为空气电极或还原电极的阴极通过它们之间的聚合物电解液膜彼此附着。隔板提供将燃料供应给阳极和将氧化剂供应给阴极的通道，及充当连续地连接每个膜电极组件的阳极和阴极的导体。在运行中，燃料的电化学氧化反应发生在阳极，而氧化剂的电化学还原反应发生在阴极。由在该过程中产生的电子迁移，产生电、热和水。至于在膜电极组件中充当电解液的聚合物电解液膜，一般使用氟基电解液膜，例如，全氟磺酸酯离子交联聚合物膜。然而，因为直到磺酸基(-SO3H)发生水合时，氟基聚合物电解液膜才能显示其质子导电性，所以存在额外需要增湿器的缺点。
                          发明内容
在本发明的一个实施方案中，提供一种用于燃料电池的电解液膜，该电解液膜具有优良的吸湿(吸收水分)性能。
在本发明的另一个实施方案中，提供一种包括所述电解液膜的燃料电池。
根据本发明的实施方案，用于燃料电池的电解液膜包括质子导电聚合物层和吸湿聚合物层，该吸湿聚合物层布置在所述质子导电聚合物层的一侧或两侧。
根据本发明的另一个实施方案，燃料电池包括膜电极组件，该膜电极组件包括上述的电解液膜，及隔板，该隔板与所述膜电极组件的两侧接触布置。
                          附图说明
引入说明书中并构成说明书一部分的附图，说明了本发明的实施方案，并与说明部分一起用于解释本发明的原理：
图1为根据本发明实施方案的用于燃料电池的电解液膜的剖视图；
图2为根据本发明实施方案的燃料电池的单元电池的剖视图；及
图3为根据实施例2和对比例1制备的燃料电池的电流密度图。
                        具体实施方式
在下面的详述中，仅通过举例说明的方法，描述了本发明的某些实施方案。然而，会意识到，本发明能够在各个方面进行修改，而不脱离本发明。因此，认为附图和说明部分在本质上是说明性的，而不是限制性的。
图1为根据本发明用于燃料电池的电解液膜的结构剖视图。如图1所示，电解液膜10包括质子导电聚合物层11和吸湿聚合物层13和13’，该吸湿聚合物层13和13’布置在所述质子导电聚合物层11的一侧或两侧。
质子导电聚合物层11一般包括质子导电聚合物，该质子导电聚合物用作燃料电池的电解液膜的材料。适宜的质子导电聚合物包括全氟-基聚合物，苯并咪唑-基聚合物，聚酰亚胺-基聚合物，聚醚酰亚胺-基聚合物，聚苯硫醚-基聚合物，聚砜-基聚合物，聚醚砜-基聚合物，聚醚酮-基聚合物，聚醚-醚酮-基聚合物，聚苯基喹喔啉-基聚合物，及其组合。优选地，所述质子导电聚合物层包括选自下列的一种或多种质子导电聚合物：聚(全氟磺酸)，聚(全氟羧酸)，四氟乙烯和氟乙烯基醚的包括磺酸基的共聚物，脱氟的聚醚酮硫化物，芳基酮，聚(2，2′-(间-亚苯基)-5，5′-二苯并咪唑)，聚(2，5-苯并咪唑)，及其组合。然而，本发明并不意味着限于这些具体物质。
吸湿聚合物层13和13’吸收水并将水提供给质子导电聚合物层。适宜的吸湿聚合物包括具有亲水官能团的聚合物如丙烯酸基，甲基丙烯酸羟乙酯基，羟基，磺酸基，磷酸基或其组合物。优选的聚合物包括聚丙烯酸，聚乙烯醇(PVA)，聚环氧乙烷(PEO)，聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)及在其支链上带有选自羟基、磺酸基、丙烯酸基或其组合物的亲水官能团的聚合物。
提供的吸湿聚合物层为多孔薄膜。在一个实施方案中，它们的平均厚度为2～10μm，优选地，它们的平均厚度为3～8μm。如果所述吸湿聚合物层的平均厚度低于2μm，那么吸湿聚合物层就不能保持充分的吸湿性。当厚度超过10μm时，吸湿聚合物层的质子渗透性下降。质子经水迁移，因为在吸湿聚合物层中的吸湿聚合物吸收水，所以可以保持优良的质子导电性。
可以通过涂布含吸湿聚合物的组合物或附着多孔膜，形成吸湿聚合物层。适宜的材料包括具有高质子渗透性的多孔布或无纺织物。
可以使用常规的涂布方法形成吸湿聚合物层。
包括质子导电聚合物层和吸湿聚合物层的本发明的电解液膜，具有优良的吸湿性。因而，它可以用于不需要额外的增湿器就能够驱动的自增湿燃料电池。
图2为根据本发明实施方案的燃料电池的单元电池的剖视图。然而，本发明的燃料电池不限于图2的燃料电池。
本发明实施方案的燃料电池包括膜电极组件(MEA)20，该膜电极组件20包括用于燃料电池的电解液膜10，及隔板30，该隔板与所述膜电极组件的两侧接触布置。
膜电极组件20包括燃料电池的电解液膜10，阴极催化剂层21a，该阴极催化剂层21a形成在所述电解液膜10的一侧，阳极催化剂层21b，该阳极催化剂层21b形成在所述电解液膜10的另一侧，及一对气体扩散层(GDL)25，一个位于所述阴极催化剂层21a和阳极催化剂层21b的每一个的外表面与所述隔板30之间。任选的微孔层23可以布置在所述阴极催化剂层21a和阳极催化剂层21b的每一个与相应的气体扩散层25之间。
根据本发明的另一个实施方案，吸湿聚合物层仅布置在所述质子导电聚合物层一侧。在该实施方案中，优选将吸湿聚合物层与通过结合质子和氧化剂产生水的阴极催化剂层21a接触布置。所述氧化剂可以是空气或氧。
膜电极组件的阴极催化剂层21a和阳极催化剂层21b的适宜的催化剂包括铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金，及其组合，其中M为选自下列的至少一种过渡金属：Ga，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu和Zn。优选的催化剂包括铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-钴合金，铂-镍合金，及其组合。
膜电极组件的气体扩散层25的适宜的材料包括炭纸或炭布。
微孔层23的适宜的材料为带有低于几个微米的微孔的碳层。优选的材料包括石墨，碳纳米管(CNT)，富勒烯(C60)，活性炭，碳纳米突及碳黑。隔板30分别包括多个流道31，燃料和/或空气能够经过该流道流动。
因为包括所述电解液膜的燃料电池具有优良的吸湿性，所以它可以是有或没有额外的增湿器都可以运行的自增湿燃料电池。
下面的实施例下一步详细说明本发明，但是它们不意味着限制其范围。
实施例1
通过利用刮片，用平均厚度为10μm的聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)膜，涂布由DuPont公司生产的Nafion制成的聚(全氟磺酸)膜的两侧，制得用于燃料电池的电解液膜。
实施例2
通过利用刮片，用平均厚度为5μm的聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)膜，涂布聚(全氟磺酸)膜(由DuPont公司生产的Nafion)的两侧，制得用于燃料电池的电解液膜。
实施例3
通过利用刮片，用平均厚度为10μm的聚环氧乙烷(PEO)膜，涂布聚(全氟磺酸)膜(由DuPont公司生产的Nafion)的两侧，制得用于燃料电池的电解液膜。
实施例4
通过在两片炭布上形成包括铂催化剂的阴极催化剂层和阳极催化剂层，并将所述阴极催化剂层和阳极催化剂层布置在根据实施例1制得的电解液膜的两侧，制得膜电极组件。
随后，通过将隔板，即，具有流道的双极板放置在每个膜电极组件的两侧，制成多个单元电池，然后彼此堆叠所述单元电池，制得燃料电池。
实施例5
按照如实施例4相同的方法，制得燃料电池，所不同的是，使用在实施例2中制得的电解液膜。
实施例6
按照如实施例4相同的方法，制得燃料电池，所不同的是，使用在实施例3中制得的电解液膜。
对比例1
按照如实施例4相同的方法，制得燃料电池，所不同的是，使用聚(全氟磺酸)膜(由DuPont公司生产的Nafion)作为燃料电池的电解液膜。
对比例2
将全氟磺酸树脂的醇溶液浇铸成厚度为5μm的膜。然后，将丙烯酸树脂与全氟磺酸树脂的醇溶液混合，将混合物溶液浇铸成厚度为90μm的中间层。随后，通过浇铸如在上面使用的全氟磺酸树脂的醇溶液，在所述中间层的顶部形成厚度为5μm的一层，制得燃料电池的电解液膜。
按照如实施例4相同的方法，制得燃料电池，所不同的是，使用上面制得的电解液膜。
关于根据实施例1制得的燃料电池的电解液膜和用在对比例1中的聚(全氟磺酸)膜，测量吸湿性和质子导电性。当水汽流向各自的燃料电池的电解液膜5小时的时候，通过称重所吸收水的量，测量吸湿性，并通过利用质子电导率测量仪器测量质子电导率。测量结果示于表1。
                             表1
电解液膜的吸湿性 电解液膜的质子电导率
  实施例1     300％     0.13S/cm
  对比例1     60％     0.11S/cm
从表1中可以看出，根据本发明实施例1制得的聚合物电解液膜的吸湿性是对比例1的电解液膜的5倍高，它还具有优良的质子导电性。并且，通过不附加额外的增湿器运行燃料电池，测量了根据实施例2和对比例1制得的燃料电池的电流密度。测量结果如图3所示。从图3中可以看出，虽然它没有额外的增湿器，但是本发明的燃料电池具有优良的电流密度。
在本发明中提出的用于燃料电池的电解液膜，具有优点，它具有优良的吸湿性并且它可以用于自增湿燃料电池。

Claims (18)

1.一种用于燃料电池的电解液膜，包括：
质子导电聚合物层；及
吸湿聚合物层，该吸湿聚合物层位于所述质子导电聚合物层的至少一侧。
2.根据权利要求1的电解液膜，其中所述吸湿聚合物层包括选自下列的材料：全氟-基聚合物，苯并咪唑-基聚合物，聚酰亚胺-基聚合物，聚醚酰亚胺-基聚合物，聚苯硫醚-基聚合物，聚砜-基聚合物，聚醚砜-基聚合物，聚醚酮-基聚合物，聚醚-醚酮-基聚合物，聚苯基喹喔啉-基聚合物，及其组合。
3.根据权利要求1的电解液膜，其中所述质子导电聚合物层包括选自下列的材料：聚(全氟磺酸)，聚(全氟羧酸)，四氟乙烯和氟乙烯基醚的包含磺酸官能团的共聚物，脱氟的聚醚酮硫化物，芳基酮，聚(2，2′-(间-亚苯基)-5，5′-二苯并咪唑)，聚(2，5-苯并咪唑)，及其组合。
4.根据权利要求1的电解液膜，其中所述吸湿聚合物层包括至少一种聚合物，该聚合物具有选自下列的亲水官能团：丙烯酸基，甲基丙烯酸羟乙酯基，羟基，磺酸基，磷酸基，及其组合。
5.根据权利要求1的电解液膜，其中所述吸湿聚合物层包括至少一种选自下列的聚合物：聚丙烯酸，聚乙烯醇(PVA)，聚环氧乙烷(PEO)，聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)，及具有选自羟基、磺酸基、丙烯酸基及其组合的亲水官能团的聚合物。
6.根据权利要求1的电解液膜，其中所述吸湿聚合物层的厚度为2～10μm。
7.根据权利要求1的电解液膜，其中所述吸湿聚合物层的厚度为3～8μm。
8.根据权利要求1的电解液膜，其中所述吸湿聚合物层为多孔膜。
9.根据权利要求1的电解液膜，其中所述吸湿聚合物层为多孔布或无纺织物。
10.一种燃料电池，包括：
膜电极组件，该膜电极组件包括用于燃料电池的电解液膜，该电解液膜包括质子导电聚合物层和位于该质子导电聚合物层侧面的至少一层吸湿聚合物层；及
一对隔板，各自位于所述膜电极组件的一侧。
11.根据权利要求10的燃料电池，还包括：
阴极催化剂层，该阴极催化剂层形成在所述电解液膜的第一侧；
阳极催化剂层，该阳极催化剂层形成在所述电解液膜的第二侧；及
一对气体扩散层，一层与所述阴极催化剂层接触，另一层与所述阳极催化剂层接触。
12.根据权利要求11的燃料电池，其中仅有一层吸湿聚合物层布置在质子导电聚合物层朝向阴极催化剂层的一侧上。
13.根据权利要求11的燃料电池，其中所述膜电极组件的阴极催化剂层和阳极催化剂层各自独立地包括选自下列的催化剂：铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金，及其组合，这里M为至少一种选自下列的过渡金属：Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。
14.根据权利要求11的燃料电池，其中所述膜电极组件的阴极催化剂层和阳极催化剂层各自独立地包括选自下列的催化剂：铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-钴合金，铂-镍合金，及其组合。
15.根据权利要求11的燃料电池，其中所述气体扩散层是由炭纸或炭布构成的。
16.根据权利要求11的燃料电池，还包括至少一层微孔层，该微孔层位于催化剂层之一与相应的气体扩散层之间。
17.根据权利要求16的燃料电池，其中所述微孔层包括选自下列的材料：石墨，碳纳米管(CNT)，富勒烯(C60)，活性炭，碳纳米突，及碳黑。
18.根据权利要求10的燃料电池，其中该燃料电池为不需要额外的增湿器的自增湿燃料电池。
CNB2005100813756A 2004-06-30 2005-06-28 燃料电池的电解液膜及包括它的燃料电池 Expired - Fee Related CN100474673C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR50772/04 2004-06-30
KR1020040050772A KR100637486B1 (ko) 2004-06-30 2004-06-30 연료전지용 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1716670A true CN1716670A (zh) 2006-01-04
CN100474673C CN100474673C (zh) 2009-04-01

Family

ID=35514320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100813756A Expired - Fee Related CN100474673C (zh) 2004-06-30 2005-06-28 燃料电池的电解液膜及包括它的燃料电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060003195A1 (zh)
JP (1) JP4410156B2 (zh)
KR (1) KR100637486B1 (zh)
CN (1) CN100474673C (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109244513A (zh) * 2017-07-10 2019-01-18 现代自动车株式会社 燃料电池及其制备方法
CN109485885A (zh) * 2018-10-06 2019-03-19 天津大学 一种交联的聚丙烯基n-甲基咪唑化阴离子交换膜及其制备方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8455144B2 (en) * 2003-06-27 2013-06-04 The University Of Western Ontario Bio-fuel cell system
KR101135479B1 (ko) * 2005-01-26 2012-04-13 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막, 이의 제조방법, 및 이를포함하는 연료전지 시스템
KR100833056B1 (ko) * 2006-03-31 2008-05-27 주식회사 엘지화학 연료전지용 강화-복합 전해질막
ATE504954T1 (de) * 2006-04-07 2011-04-15 Utc Power Corp Zusammengsetzte wassermanagement- elektrolytmembran für eine brennstoffzelle
WO2007148382A1 (ja) * 2006-06-20 2007-12-27 Mitsuru Suematsu 駆動ユニット、油圧式の作業用機械および電気自動車
KR100801657B1 (ko) * 2006-10-11 2008-02-05 한국에너지기술연구원 탄소나노튜브 또는 탄소나노섬유의 마이크로 층으로 코팅된기체확산층을 포함하는 연료전지 셀
KR100821789B1 (ko) * 2006-10-31 2008-04-14 현대자동차주식회사 고강도 복합막 및 이를 이용한 막-전극 접합체
KR100786841B1 (ko) 2007-01-11 2007-12-20 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지용 고분자 전해질 막 및 이를 포함하는 막-전극어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템
JP5298436B2 (ja) 2007-02-06 2013-09-25 トヨタ自動車株式会社 膜−電極接合体およびそれを備えた燃料電池
JP2009070631A (ja) * 2007-09-11 2009-04-02 Fujifilm Corp 電解質膜、膜電極接合体および膜電極接合体を用いた燃料電池
JP2009187799A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Toyota Motor Corp 膜電極複合体および燃料電池
WO2009136546A1 (ja) * 2008-05-08 2009-11-12 日東電工株式会社 固体高分子型燃料電池用の電解質膜およびその製造方法
CN102738482B (zh) 2011-04-01 2015-05-20 香港科技大学 自增湿膜和自增湿燃料电池及其制备方法
US9048471B2 (en) 2011-04-01 2015-06-02 The Hong Kong University Of Science And Technology Graphene-based self-humidifying membrane and self-humidifying fuel cell
CN111370761B (zh) * 2020-03-25 2021-08-20 中航锂电技术研究院有限公司 Peo膜及其制备方法与固态电池

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766787A (en) * 1993-06-18 1998-06-16 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Solid polymer electrolyte composition
US5795668A (en) * 1994-11-10 1998-08-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fuel cell incorporating a reinforced membrane
JP3262708B2 (ja) * 1996-03-26 2002-03-04 日本電信電話株式会社 複合高分子電解質膜
US5688614A (en) * 1996-05-02 1997-11-18 Motorola, Inc. Electrochemical cell having a polymer electrolyte
GB9708365D0 (en) * 1997-04-25 1997-06-18 Johnson Matthey Plc Proton conducting membranes
US6232008B1 (en) * 1997-07-16 2001-05-15 Ballard Power Systems Inc. Electrochemical fuel cell stack with improved reactant manifolding and sealing
US6248469B1 (en) * 1997-08-29 2001-06-19 Foster-Miller, Inc. Composite solid polymer electrolyte membranes
US6635384B2 (en) * 1998-03-06 2003-10-21 Gore Enterprise Holdings, Inc. Solid electrolyte composite for electrochemical reaction apparatus
US6523699B1 (en) * 1999-09-20 2003-02-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Sulfonic acid group-containing polyvinyl alcohol, solid polymer electrolyte, composite polymer membrane, method for producing the same and electrode
JP4887558B2 (ja) * 2000-11-07 2012-02-29 ソニー株式会社 燃料電池の使用方法
KR100413801B1 (ko) * 2001-10-30 2004-01-03 삼성전자주식회사 전도성 무기 나노 입자 함유 고분자 전해질 및 이를채용한 연료전지
AU2003241797B2 (en) * 2002-06-14 2008-10-09 Toray Industries, Inc. Porous membrane and method of manufacturing the porous membrane
US7332530B2 (en) * 2002-08-02 2008-02-19 Celanese Ventures Gmbh Proton-conducting polymer membrane comprising a polymer with sulphonic acid groups and use thereof in fuel cells
US7423078B2 (en) * 2002-09-26 2008-09-09 Fujifilm Corporation Organic-inorganic hybrid material, organic-inorganic hybrid proton-conductive material and fuel cell
TWI251366B (en) * 2004-01-19 2006-03-11 High Tech Battery Inc Alkaline polyvinyl alcohol doped polyepichlorohydrin polymer electrolyte thin film and its application
US20050181275A1 (en) * 2004-02-18 2005-08-18 Jang Bor Z. Open electrochemical cell, battery and functional device
KR100658739B1 (ko) * 2004-06-30 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법
US20060029841A1 (en) * 2004-08-09 2006-02-09 Engelhard Corporation High surface area, electronically conductive supports for selective CO oxidation catalysts
KR101135479B1 (ko) * 2005-01-26 2012-04-13 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막, 이의 제조방법, 및 이를포함하는 연료전지 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109244513A (zh) * 2017-07-10 2019-01-18 现代自动车株式会社 燃料电池及其制备方法
CN109244513B (zh) * 2017-07-10 2022-07-15 现代自动车株式会社 燃料电池及其制备方法
CN109485885A (zh) * 2018-10-06 2019-03-19 天津大学 一种交联的聚丙烯基n-甲基咪唑化阴离子交换膜及其制备方法
CN109485885B (zh) * 2018-10-06 2021-08-06 天津大学 一种交联的聚丙烯基n-甲基咪唑化阴离子交换膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20060003195A1 (en) 2006-01-05
CN100474673C (zh) 2009-04-01
KR20060001629A (ko) 2006-01-06
JP4410156B2 (ja) 2010-02-03
JP2006019261A (ja) 2006-01-19
KR100637486B1 (ko) 2006-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100474673C (zh) 燃料电池的电解液膜及包括它的燃料电池
CN100433426C (zh) 燃料电池的电极基底及其制法以及包括它的膜电极组件
US8053144B2 (en) Membrane-electrode assembly for fuel cell and fuel cell comprising the same
CN100372160C (zh) 燃料电池电极和膜电极组件以及燃料电池***
CN100360582C (zh) 聚合物电解质和使用其的燃料电池
CN100508266C (zh) 膜电极单元
US8257825B2 (en) Polymer electrode membrane for fuel, and membrane-electrode assembly and fuel cell system comprising the same
CN1741309A (zh) 燃料电池的电极和包括它的燃料电池
JP2008500687A (ja) ダイレクトメタノール燃料電池（ｄｍｆｃ）のための膜電極ユニット
CN1725538A (zh) 膜电极组件、燃料电池组、燃料电池***以及膜电极组件的制造方法
KR100599813B1 (ko) 연료전지용 막/전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료전지시스템
CN1889296A (zh) 用于燃料电池的聚合物膜及其制备方法
CN1853296A (zh) 用于直接甲醇燃料电池的膜电极单元及其制造方法
CN1716665A (zh) 燃料电池的电极及其制备方法以及包括它的燃料电池
KR20170069783A (ko) 고분자 전해질 연료전지용 촉매 슬러리 조성물, 막-전극 접합체, 및 막 -전극 접합체의 제조방법
EP2287955A2 (en) Method for manufacturing a polymer electrolyte membrane for fuel cell, membrane electrode assembly, and polymer electrolyte membrane type fuel cell
CN100342573C (zh) 燃料电池的膜电极组件及包含它的燃料电池
KR101002654B1 (ko) 연료전지용 고분자 전해질막, 이의 제조방법, 이를포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리, 및 이를 포함하는연료전지 시스템
KR101101497B1 (ko) 고온형 연료전지 전극의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 막전극 접합체
KR101351392B1 (ko) 연료 전지용 전극, 및 이를 포함하는 막-전극 어셈블리 및 연료 전지 시스템
CN100340021C (zh) 质子交换膜燃料电池电极及其制备方法
KR100705553B1 (ko) 연료전지용 막전극접합체의 수소이온교환막 상에 촉매층을형성시키는 방법
KR100599811B1 (ko) 연료 전지용 막/전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
KR101343077B1 (ko) 연료 전지용 전극, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 연료 전지용 막-전극 접합체 및 연료 전지 시스템
KR20080044495A (ko) 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법 및 이로부터제조된 연료 전지용 막-전극 어셈블리

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090401

Termination date: 20160628

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee