SE519674C2 - Katodskiktstruktur till en polymerelektrolytbränslecell, metod för dess framställning samt en bränslecell - Google Patents

Description

519 674 I Patent Abstracts of Japan, publiceringsnummer 7335233 A beskrivs en kom- bination av alkaliskt och surt medium, som är möjlig endast om elektrolyterna är fasta. I detta dokument föreslås att använda anjonbytarpolymerer och kat- jonbytarpolymerer på olika sätt. I detta dokument understryks fördelen med den förväntade vattenhanteringen vid katodsídan. Enligt detta dokument pro- duceras det vatten som härrör från reaktionerna i cellen vid gränssnittet mellan de anjonbytande och katjonbytande polymererna, men inte inuti katoden, och minskar sålunda risken för vattenflödning vid katoden. Emellertid finns inget nämnt om fördelen med att ORR äger rum i alkaliskt medium. Sålunda är gränssnittet mellan den anjonbytande polymeren och den katjonbytande poly- meren lokaliserat på utsidan av katoden, så att vatten produceras utanför kato- den.

Sammanfattning av uppfinningen I ljuset av nackdelarna med bränsleceller enligt teknikens ståndpunkt, d.v.s. det sura mediet som förorsakar reducerad ORR, är sålunda syftet med denna upp- finning att åstadkomma en katodskiktstruktur som kombinerar fördelarna med snabb ORR-kinetik i alkaliskt medium, med en reducerad tendens till karbona- tisering, som normalt föreligger i bränsleceller som arbetar med alkaliska medi- CT.

Alternativt skulle problemet kunna formuleras som hur ett alkaliskt medium kan tillhandahållas vid katodsidan för att förbättra ORR-kinetiken utan att drabbas av nackdelarna med elektrolytkarbonisering och/ eller de låga konduk- tiviteterna hos anjonbytarpolymerer enligt teknikens ståndpunkt.

Ovan antydda syften uppnås med katodskiktstrukturen såsom den definieras i krav 1.

I enlighet med föreliggande uppfinning innefattar katodskiktstrukturen sålunda ett kompositskikt av katjon- (t.ex. proton) -bytar / -ledande polymer, som inne- 674 sluter delar av anjon- (tex. hjydroxid) -bjytar/-ledande polymer, där på kol upp- buren katalysator är inkapslad inuti den anjonbytande polymeren. På detta sätt kommer gränssnittet mellan den hydroxidjonledande polymeren och den pro- tonledande polymeren att vara beläget helt inuti katodskiktet.

Den huvudsakliga idén med att använda anjonledande polymer i katodskiktet är att uppnå snabbare kinetik för syrereduktionsreaktionen som äger rum vid ka- todsidan. Strukturen är porös för att möjliggöra att den syreinnehållande gasen når fram till reaktionsställena. Denna katodskiktstruktur kommer att erbjuda mycket snabbare ORR-kinetik än katoder enligt teknikens ståndpunkt. Den för- väntade vinsten är 100 mV eller mer, och denna vinst hålles tills dess cellen närmar sig sin gränsströmtäthet.

I katodskíktstrukturen enligt föreliggande uppfinning kan anjonbytarpolymerer med mycket lägre konduktivitet (1 eller 2 tiopotenser mindre) än protonledande polymer enligt teknikens ståndpunkt användas, utan nämnvärd effekt på ka- todprestanda.

Detta tros bero på den mycket korta migreringsvägen för hydroxidjonerna från katalysatorpartiklarna till nästa protonledande polymer (mindre än 0,5 um är tekniskt möjligt med sprayteknik - se Fig. 2).

Ett annat skäl är det faktum att endast den lokalt producerade strömmen kommer att tvingas migrera genom den hydroxidjonledande polymeren.

Konduktiviteten genom katodskiktet (typiskt 10 um tjockt) bibringas då av den protonledande polymeren.

Som en konsekvens av detta skulle beteendet hos en sådan katod med avseende på elektrolytkarbonatisering vara acceptabelt. Detta skulle inte vara fallet om hela det aktiva skiktet vore tillverkat av alkalisk fast elektrolyt. lO l5 Dessutom, om partiell karbonatisering av den anjonbytande polymcrcn skcr, skulle de CO32=joner som produceras lätt avlägsnas genom diffusions- och mi- grationsprocesser från den anjonbytande polymeren till gränssnittet anjon- /katjonbytarpolymen där de skulle konsumeras av protonerna pä nytt.

Som slutsats kan man säga att luft såsom reaktant eller bränsle som produce- rar C02 skulle kunna användas med en sådan katodskiktstruktur.

Det ästadkommes också en bränslecell, innefattande en katodskiktstruktur en- ligt uppfinningen, som definieras i krav 13.

I en annan aspekt åstadkommes med uppfinningen en metod att tillverka en katodskiktstruktur, vilken metod definieras i krav 14.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 illustrerar schematiskt katodskiktstrukturen enligt uppfinning- en i en mikroskopisk skala; Fig. 2 är en förstorad vy av strukturen i Fig. 1; Fig. 3 är en detaljerad schematisk vy av det ideala arrangemanget mellan de fyra faserna (gas / Hflledande polymer/OHf-ledande poly- mer/katalysator + e-ledande underlag); Fig. 4 är en schematisk illustration av en bränslecell som införlivar katodskiktstrukturen enligt uppfinningen; Fig. 5 är en Tafelplot baserad på resultat presenterade i Perez et al., vide infra. 519 674 Detaljerad beskrivning av föredragna utfóringsformer En polymerelektrolytbränslecell innefattar vanligen en katod- och en anodstruk- tur på vardera sidan om ett protonledande membran, varvid membranet separe- rar anod- och katodsidorna. Det finns också anordnat gasdiffusionsskikt på de aktiva anod- och katodstrukturerna för att möjliggöra att bränsle och oxida- tionsmedel når de aktiva skikten. Hela aggregatet är anordnat i en Sandwich- struktur mellan strömkollektorplattor.

Vidare måste i allmänhet porösa katoder till polymerelektrolytbränsleceller upp- fylla följ ande krav: De måste samtidigt ha en god elektrisk ledningsförmåga, en god jonlednings- förmåga, de måste ha gasporer som är fria från vatten såsom gasreaktantväg, och hög katalysatoryta per gram katalysator.

Framställning av elektroder till polymerelektrolytbrånsleceller enligt teknikens ståndpunkt utnyttjar spraymetoden. Den katjonledande polymeren i lösnings- form blandas med Pt-katalysatorn uppburen på kol, och sprayas därefter direkt på membranet, och slutligen varmpressas den.

En katodelektrod innefattande både fast anjon- och katjonpolymer i enlighet med föreliggande uppfinning kan tillverkas med följande metoder, som påmin- ner om spraymetoden för att framställa katoder enligt teknikens ståndpunkt. 1) Såsom beskrivits ovan blandas katjonbytarpolymer och anjonbytarpolymer i lösningsform med uppburen katalysator, och sprayas därefter på membranet med efterföljande varmpressning. 2) Som ett första steg, blandas endast anjonbytarpolymer med uppburen kata- lysator och sprayas på membranet. Som ett andra steg impregneras eller spray- as katjonbytarpolymer på katoden. Därvid kommer huvuddelen av katalysator- partiklarna att täckas endast av anjonbytarpolymer (ger snabb kinetik), medan katjonbjftarpoljfmereri konïnier att täcka de lioiriogeria tunna områdena av Pt- C/ anj onbytarpolymer.

I metod 1) skulle endast en del av katalysatorn föreligga i kontakt med anjonby- tarpolymeren, och sålunda skulle fördelen inte vara lika stor som om all kataly- sator omges enbart av anjonbytarpolymer, så metod 1) är förmodligen inte före- dragen, men är å andra sidan enklare än metod 2).

Resultatet av processerna som antyds ovan kommer att vara en struktur som visas i Fig. l. Denna struktur innefattar ett tredimensionellt nätverk av C/ Pt- partiklar lO täckta med ett första skikt 12 av hydroxidjonledande polymer (se Fig. 2 och 3) och ett andra skikt 14 av protonledande polymer därpå. Inuti nät- verket kommer att finnas porer 16 i vilka syreinnehållande gas kan strömma.

C/ Pt-partiklarnas dimensioner är ungefär 30 nm i diameter för C-partiklarna och ungefär 2 nm i diameter för Pt-partiklarna som är avsatta därpå. Migra- tionsvägar för hydroxidjonerna så små som 0,5 um, och företrädesvis mindre, är uppnåbara med dessa metoder. Hela katodskiktet är 5-20 um och typiskt 10 um tjockt.

Lämpliga katjonbytar-(ledande)-polymerer är sådana som uppvisar följande all- mänt erforderliga egenskaper: * kemisk stabilitet i miljön (syrgas, skall tolerera temperatur åtminstone upp till lOO°C) * inget särskilt krav på mekanisk hållfasthet (bibringas av membranet, ej av det aktiva skiktet) * hög ledningsförmåga * möjlighet att lösa polymeren för att spraya den eller impregnera det aktiva skíktet för att erhålla den önskade fina strukturen Lämpliga polymerer som har dessa egenskaper är perfluorerade j onomerer base- rade på starka syrafunktioner, såsom perfluorsulfonsyra (NafionTM, FIemionTM, AciplexTM baseras på denna princip); ett konduktivitetsintervall som är uppnå- bart rned dessa kommersiella polymermembran är 5- 15 S/ cm2. Dessa polyme- rer baseras på -SOaH-syrafunktionen.

Andra lämpliga polymerer är perfluorerade jonomerer baserade på svaga syra- funktioner såsom -COOH (denna typ av polymerer är erhållbara från t.ex. Asahi Chemicals). Denna typ av polymerer har visat lägre konduktivitet och lägre vat- tenhalt än polymerer baserade på -SOsH-syrafunktionen.

En annan typ är strålningsympade polymerer. Dessa polymerer uppvisar likar- tad konduktivitet som NafionTM men har lägre kemisk stabilitet.

Lämpliga anjonbytar-(ledande)-polymerer är sådana som har likartade eller lik- nande allmänna egenskaper som katjonbytarpolymeren, med undantag för att eftersom anjonbytarpolymeren som står i kontakt med katalysatorn kommer att utsättas för en mer oxiderande miljö (intermediatprodukter från ORR kan vara till och med mer oxiderande än 02) är kemisk stabilitet viktigare för anjonbytar- polymeren. Ä andra sidan är konduktivitet mindre viktigt eftersom migrerings- längden är kortare i de anjonbytande polymererna än i de katjonbytande poly- mererna (anjonbytande polymerer bildar en tunn film av polymer runt katalysa- torn).

Grundläggande anjonledande polymerer kan baseras på de fixa kvartära arn- moniurngrupperna -NR3* eller -NRt- (tecknet - symboliserar en bindning med en annan atom i kedjan, + är laddningen på gruppen, R är vilken kolvätegrupp som helst, det kan också vara enbart H). Exempel är polyetersulfon PSU(NH2)2, poly- vinylpyridin eller polybensimidazol PBI (hänvisning kan göras till Kerres et al., Journal of new Materials for Electrochemical systems, 3 (2000), s. 229 avseende detaljer som beträffar framställning av sådan polymerer, och hela innehållet i denna artikel införlivas häri genom hänvisning).

Slutligen mäste den katjonbytande polymeren och den anjonbytand _, polymeren uppvisa god "kompatibilitet" sinsemellan (liten "kontaktresistans"). 01 _..> \O Ox \J 42» l Fig. 2 och 3 visas strukturen hos det tredimensionella iiätverket ännu mer i detalj. Sålunda visas kolpartikeln 10 (se Fig. 3), vars storlek är ungefär 30 nm, vilken har Pt-partiklar 11 (ungefär 2 nm) avsatta pä sin yta, inbäddade i skiktet av OH-ledande polymer 12. Den Hflledande polymeren 14 omsluter regioner av partiklar 10, 11 som inryms i det OH--ledande skiktet 12.

En hel bränslecell som införlivar katodskiktstrukturen enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till Fig. 4.

Reaktionerna som äger rum inuti hela cellstrukturen är som följer: Vid katoden/ +polen sker följande reaktion: Og + 2H2O + 4e- (--> 4OH- Denna reaktion kommer sålunda att äga rum i ett alkaliskt medium, och kineti- ken kommer att vara mycket snabbare än i sura bränsleceller med vätskeformig elektrolyt eller SPFC med protonledande polymer.

Vid gränssnittet (hydroxidjonledande polymer)/ (protonledande polymer) som är lokaliserat i katodskiktstrukturen enligt uppfinningen sker följande reaktion: 4OH* + 4H* 69 4H2O Sålunda innefattar en bränslecell som allmänt betecknas 40 en strömkollektor- platta 42 i vilken det finns gaskanaler 44 för tillförsel av H2 (eller annat bränsle), vidare finns ett poröst gasdiffusionsskikt 46 genom vilket gasen passerar. I kon- takt med detta gasdiffusionsskikt 46 föreligger det (aktiva) anodskiktet 48.

Anodskiktet innefattar kolpartiklar belagda med Pt-partiklar, inbäddade i en protonledande polymer, som bildar ett tredimensionellt nätverk med gasporer för transport av H2 (g). I detta skikt sker anodreaktionen 21-12 G9 4H* + 4er 674 Protonerna som bildas i denna reaktion leds i den protonledande polymeren och migrerar vidare genom ett protonledande membran 50 som separerar anodsidan från katodsidan i cellen.

På katodsidan finns det också en katodströmkollektor 52 som har gaskanaler 54 för Og eller syreinnehållande gas. Ett katoddiffusionsskikt 56 är anordnat i kontakt med katodskiktstrukturen 58 enligt uppfinningen som är lokaliserad mellan det protonledande membranet 50 och katoddiffusionsskiktet 56. I detta skikt 58 sker reaktionen 02 + 2H2O + 4e> (u) 4OH- Materialtransporten genom en cell är som följer.

O; diffunderar i diffusionsskiktet 56 och därefter i det aktiva skiktet i gasfas. Og upplöses därefter i den polymer som föreligger i det aktiva skiktet och díffunde- rar från gränssnittet polymer-gasporer till kolpartiklarna som bär katalysator- partiklarna. De e- som konsumeras av katodreaktionen leds från strömkollek- torn 52 genom diffusionsskiktet 56 och därefter via kolpartiklarna 10 som står i kontakt med varandra.

Hfljonerna migrerar genom den Ht-ledande polymeren (14 i Fig. 2), och OH- bär strömmen genom den anjonledande polymeren (12 i Fig. 2), och OH- och H* rea- gerar till bildande av vatten vid gränssnittet mellan polymererna 12 och 14.

De H* som konsumeras av katodreaktionen leds sålunda från anodsidan genom membranet och därefter genom det aktiva katodskiktet, tack vare den H*- ledande polymeren som föreligger i detta skikt.

En kolpartikel måste vara nåbar samtidigt av e- från gränssnittet mellan katod- skikt /gasdiffusionsskikt (Gränssnitt 2) och i kontakt med anjonledande poly- mer, som i sin tur står i kontakt med Ht-ledande polymer, varvid den senare leder protoncr från gränssnittet mellan “nembran/katodskikt (Gränssnitt 1) till gränssnittet mellan de två polymererna, för att kunna bidra till genereringen av elektricitet (se Fíg. 1). Sålunda måste det föreligga vägar för H* och för e* som har sådana egenskaper att ovanstående krav uppfylls.

En förtjänst hos denna uppfinning är möjligheten att använda ett alternativ till platina såsom katalysator. Platina är den bästa katalysatorn för syrereduktions- reaktionen, men det är också möjligt att använda metaller såsom Fe, Co, Cr (ak- tiviteten ungefär 100 gånger mindre).

Användning av Pt i alkaliskt medium kommer sålunda att förbättra kinetiken i jämförelse med användning av Pt i surt medium medan användning av "andra klass"-katalysatorer såsom Fe, Co, Cr eller organiska metallkomplex (CoTPP, FeTPP) i alkaliskt medium kommer att ge samma kinetik som Pt i surt medium (teknikens ståndpunkt).

Fig. 5 visar två hypotetiska Tafelplottrar för ORR i sura och alkaliska medier som ritats genom att extrapolera resultaten som erhållits på en roterande disk- elektrod, presenterade i "Oxygen electrocatalysis on thin porous coating rotating Pt electrodes", Electrochimica Acta, 44, s. 1329, Joelma Perez et al., till en porös elektrod för en SPFC med hög katalysatoryta. Både utbytesströmtätheten (30 gånger högre i alkaliskt medium än i surt medium och Tafellutningar (l4% bätt- re i alkaliskt medium) kommer att bidra till att Öka spänningen för en katod som arbetar i alkaliskt medium med ungefär 130 mV, i jämförelse med en katod som arbetari surt medium (se Fig. 5).

Framställningen av ett basiskt och surt katalysatorskikt till en SPFC kommer nu att beskrivas, genom jëunförelse av framställning enligt teknikens stånd- punkt av ett katalysatorskikt för SPFC och ett möjligt sätt att framställa sura och basiska skikt. 674 (fl _-'§ \O ll EXEMPEL l (Teknikens ståndpunkt) Steg I: Steg II: Steg III: Steg IV: Steg V: Framställning av en bläckfårg bestående av Pt-katalysator på ett un- derlag och solubiliserad protonledande polymer, som föreligger i Na*- eller TßAt-form. Protonledande polymerer av typen NafionTM i Na*- form tolererar högre temperaturer som möjliggör varmpressningsste- get. Den solubiliserade protonledande polymeren bíbringar jonled- ningsförmåga till katalysatorskiktet, men verkar också såsom ett bin- demedel och bibringar robusthet och ger skiktet integritet.

Bläckfärgen blandas noggrant under flera timmar (typiskt 20-40 vikt% Pt på C, 5 vikt% NafionTM) Olika möjligheter att påföra blåckfärg på membranet a) "dekal"-processen (d.v.s. bläckfärg gjutes på Teflon®-ark och över- föres därefter till membranet i Nat-form genom Varmpressning) b) bläckfårgen gjuts direkt på membranet i Naflform c) blåckfärgen sprayas på membranet i Naflform Varmpressning av membranelektrodaggregatet (MEA) för att bibringa robusthet och långtidsstabilitet (typiskt 200°C, tryck 60 atm) Jonbyte av membran och katalysatorskikt genom kokning i svavelsyra (typiskt O,5-l M under flera timmar), sköljning med vatten, upprepas flera gånger.

EXEMPEL 2 (Katodskiktstruktur enligt uppfinningen) En fundamental aspekt som bör noteras är att det kommer inte att vara möjligt att jonbyta ett katalysatorskikt tillverkat av en blandning av hydroxídledande polymer och protonledande polymer. 01 ...x \O C\ '\J -Pß 12 Såsom resultat erhållna i vårt laboratorium lar visat är temperaturer så höga som 200°C inte nödvändiga för att bibringa längtidsstabilitet eller god prestan- da, och jonbyte av syra- och baskatalysatorskiktet kan enkelt undvikas utan nackdel.

En annan möjlighet är att använda typer av polymerer som skulle tolerera varmpressningsbetingelserna under proton- och hydroxidform direkt. Då behövs heller inget jonbyte.

Bägge möjligheterna beskrivs nu.

Steg I: Steg II: Steg III: Steg IV: Framställning av en bläckfärg bestående av uppburen katalysator och solubiliserad OH-(anjom-ledande polymer i OH~-form, med använd- ning av ett första lösningsmedel (d.v.s. ett lösningsmedel som är lämpligt för att upplösa den OH--ledande polymeren. Exempel är vat- tenhaltig lösning av lägre alkoholer såsom metanol, etanol, propanol, isopropanol etc.).

Bläckfärgen blandas noggrant flera timmar.

Bläckfärgen sprayas eller gjuts på en yta såsom ett ark (t.ex. Teflon®- ark) och det första lösningsmedlet evaporeras för att resultera i ett pulver av uppburen katalysator täckt av en tunn film av den OH-- ledande polymeren. Filmen måste vara så tunn som möjligt, typiskt mindre än 1 um.

Detta pulver blandas med den solubiliserade protonledande polymeren i H*(katjon)-form i ett andra lösningsmedel (lösningsmedlet för den protonledande polymeren bör vara ett dåligt lösningsmedel för den OH--ledande polymeren, annars kommer den skapade filmen av den 1:a polymeren på katalysatorn att spädas i den 2:a polymeren, och endast en del av katalysatorn skulle därvid komma i kontakt med den 1:a polymeren). 13 Steg V: Det finns olika möjligheter att påföra blåckfärgen på membranet. Den bästa lösningen för uppskalning och automatisering förefaller vara spraymetoden direkt på membranet i Hflform som typiskt hålles vid 130°C för polymer av NafionTM-typ, för att förånga lösningsmedlet för den protonledande polymeren och också för att ge katalysatorskiktet robusthet. En modifiering av detta steg skulle kunna vara att använda polymerer som tolererar högre temperaturer än NafionTM-typerna, och därefter skulle sprayproceduren kunna följas av en varmpressnings- procedur som beskrivs i teknikens ståndpunkt med den skillnaden att polymererna skulle föreligga i OHr- respektive Hflform. l elektroder enligt teknikens ståndpunkt är viktförhållandet mellan NafionTM- massa och total katalysatorskíktmassa typiskt 20-40 vikt%, och sålunda bör viktförhållandet mellan (proton+hyciroxidledande polymerer) och totalt katalysa- torskíktmassa vara i samma storleksordning.

Härnäst är det optimala förhållandet mellan OH--ledande polymer och H*- ledande polymer i det aktiva skiktet en funktion av värdet pä ledningsförmågan hos den hydroxidledande polymeren jämfört med värdet för ledningsförmågan hos den protonledande polymeren, och värdet för bägge polymerernas syreper- meabilitet. Olika fall beaktas: Om ledningsförmågan hos den hydroxidledande polymeren är mycket lägre än den för NafionTM, bör viktförhållandet minimeras till den mängd som är nödvän- dig för att täcka största delen av katalysatorpartiklarna.

Om ledningsförmågan hos den hydroxidledande polymeren är jämförbar med den för NafionTM, men dess syrepermeabilitet är mycket lägre än den för Nafi- onTM, bör också dess viktförhållande minimeras till den mängd som är nödvän- dig för att täcka det mesta av katalysatorpartiklarna. 14 Om både koriduktivíteteia och syreperineabilítetexi för den hydroxidledande po- lymeren är jämförbar med den för NafionTM, kan olika blandningar av de två po- lymererna användas för att tillverka katalysatorskikt utan skadlig effekt på elek- trodprestandan. Det optimala förhållandet kommer att vara en funktion av de exakta egenskaperna hos de två polymererna (Og-permeabilitet och konduktivi- tet).

Claims (16)

l0 15 25 30 15 PATENT KRAV

1. En katodskiktstruktur (58) till en polymerelektrolytbränslecell (40), innefattande en katalysator (1 1), en anjonledande polymer (12) och en katjonle- dande polymer (14), kännetecknad av att gränssnittet mellan den anjonledande polymeren (12) och den katjon- ledande polymeren (14) är lokaliserat helt inuti katodskiktet (58) ; och av att katalysatorn (1 1) är inbäddad i den anjonledande polymeren (12).

2. Katodskiktstrukturen enligt krav l, där den katjonledande polymeren (14) ínnesluter områden av den anjonledande polymeren (12).

3. Katodskiktstrukturen enligt krav l eller 2, där katalysatorn (11) är en metall anordnad på ett underlag (10) av kol.

4. Katodskiktstrukturen enligt krav 3, där metallen är vald ur den grupp som består av Pt, Fe, Co, Cr eller blandningar därav.

5. Katodskiktstrukturen enligt krav 1 eller 2, där katalysatorn är ett or- ganiskt metallkomplex av en metall vald ur den grupp som består av Pt, Fe, Co, Cr eller blandningar därav.

6. Katodskiktstrukturen enligt krav 5, där komplexen är av typen tetra- fenylporfyriner.

7. Katodskiktstrukturen enligt något av föregående krav, där katalysa- torn är avsatt på kolpartiklar (10) såsom bärare.

8. Katodskiktstrukturen enligt krav 7, där kolpartiklarna med avsatt ka- talysator bildar ett poröst tredimensionellt nätverk. lO 15 25 30 5 l 9 6 7 4 16

9. Katodskiktstrukturen enligt något av föregående krav, där den katjon- ledande polymeren (14) är vald ur den grupp som består av perfluorerade jono- merer baserade på starka syrafunktioner, såsom perfluorsulfonsyra och strål- ningsympade polymerer.

10. Katodskiktstrukturen enligt något av kraven 1-8, där den katjonle- dande polymeren (14) är vald ur den grupp som består av perfluorerade jonome- rer baserade på svaga syrafunktioner.

11. 1 1. Katodskiktstrukturen enligt något av föregående krav, där den anjon- ledande polymeren (12) är vald ur den grupp som består av perfluorerade jono- ITIETCT.

12. Katodskiktstrukturen enligt något av föregående krav, där den anjon- ledande polymeren (12) uppvisar kemisk beständighet i oxiderande miljö.

13. En fast polymer bränslecell innefattande en katodskiktstruktur enligt något av kraven 1- 12.

14. En metod att tillverka en katodskiktstruktur till en polyrnerelektro- lytbränslecell, innefattande stegen: framställning av en första bläckfärg bestående av uppburen katalysa- tor och solubilíserad anjonledande polymer i anjonform i ett första lösningsmedel; noggrann blandning av bläckfärgen; sprayning eller gjutning av bläckfärgen på en yta; evaporeríng av det första lösningsmedlet för att erhålla ett pulver av uppburen katalysator, där pulverpartiklarna är täckta av en tunn film 10 15 519 674 17 av den anjonledaride polymeren, så att filmens tjocklek är i storleks- ordningen mindre än 1 pm; blandning av det erhållna pulvret med en solubiliserad katjonledande polymer i katjonform i ett andra lösningsmedel till bildande av en andra bläckfärg, varvid lösningsmedlet för den protonledande polyme- ren bör vara ett dåligt lösningsmedel för den anjonledande polymeren; och påförande av den andra bläckfärgen på ett protonledande membran i Hflform.

15. Metoden enligt krav 14, där påförandet av den andra bläckfärgen sker genom sprayning direkt på membranet i Ht-form, som hålles vid en förhöjd temperatur, för att evaporera lösningsmedlet för den katjonledande polymeren och för att bibringa katalysatorskiktet robusthet.

16. Metoden enligt krav 14, där påförandet av den andra bläckfärgen ge- nom sprayning följs av en varmpressningsprocedur.