一种PEM电解水制氢膜电极浆料的制备方法与流程

技术特征：
1.一种pem电解水制氢膜电极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）制备阴极催化剂浆料：将mxene材料、无机纳米材料、粘结剂、铂质量浓度为20%～60% pt/c粉末和溶剂混合，并在超声下分散均匀而制得阴极催化剂浆料；2）制备阳极催化剂浆料：将mxene材料、无机纳米材料、粘结剂、二氧化铱粉末或二氧化铱/炭黑混合物和溶剂混合，并在超声下分散均匀而制得阳极催化剂浆料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述mxene材料的化学通式为m
n+1
x
n
t
x
。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述m为过渡金属，如sc、ti、zr、v、mo、nb或cr；所述n=1～3；所述x代表c或n元素；所述t
x
代表表面基团，为-oh、-o、-f或-cl。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机纳米材料为二氧化硅粉末、二氧化钛粉末、三氧化二铝粉末、碳酸钙粉末或氮化铝粉末中的一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为质量浓度为0.5～20% nafion溶液、聚苯并咪唑溶液、磺化聚砜溶液、磺化聚醚砜溶液、磺化聚醚酰亚胺溶液、磺化聚醚醚酮溶液和磺化聚芳醚酮溶液中的一种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为醇与去离子水的混合物；所述醇为乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或两种的混合物；所述混合物中去离子水与醇的体积比为1：5～20。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中mxene材料占铂质量浓度为20%～60% pt/c粉末质量的1～30%；所述步骤1）中无机纳米材料占铂质量浓度为20%～60% pt/c粉末质量的0.1～10%；所述步骤1）中粘结剂占铂质量浓度为20%～60% pt/c粉末质量的15～40%。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）超声分散的条件为冰水浴，时间为30～90min。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中二氧化铱粉末的质量浓度为85%或95%；所述步骤2）二氧化铱/炭黑混合物中，二氧化铱粉末占混合物质量的40～80%；所述步骤2）中mxene材料占二氧化铱粉末或二氧化铱/炭黑混合物质量的1～30%；所述步骤2）中无机纳米材料占二氧化铱粉末或二氧化铱/炭黑混合物质量的0.1～10%；所述步骤2）中粘结剂占二氧化铱粉末或二氧化铱/炭黑混合物质量的15～40%。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）超声分散的条件为冰水浴，时间为120～180min。

技术总结
本发明公开了一种PEM电解水制氢膜电极浆料的制备方法，膜电极浆料的主要成分为MXene材料、无机纳米材料、粘结剂、催化剂和溶剂。本发明将MXene作为膜电极浆料的主要成分，利用其表面丰富且分布均匀的末端基团支撑形成高度有序的二维层状纳米通道，有助于质子和电子的传输；且封端基团的-OH、-O等更是加速了质子和电子的传输，因此在减少膜电极催化剂用量的前提下，还能提高催化层的性能；使用亲水性溶液作为粘结剂，有助于催化剂和膜电极底膜的粘结，减少界面电阻，提高催化剂的导电性能，从而大幅提高膜电极的使用性能。大幅提高膜电极的使用性能。


技术研发人员：罗小军 周腾芳 陈善云
受保护的技术使用者：北京佳康尔水处理技术有限公司
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/8/5