一种具备气体渗透性及液体不渗透性的多孔结构电极的制作方法与流程

本发明是关于一种电极的制作方法，且特别关于一种具备气体渗透性及液体不渗透性的多孔结构电极的制作方法。

背景技术：

1、多孔结构的碳黑材料应用在电化学电池或气体传感器的电极，例如气体扩散电极(gas diffusion electrode)，相关技术可见于us20200083541a1、us20200161720a1或us10637068b2、us9871255b2、us10355283b2、us9972876b2、us20090130504a1等等。

2、该电极的导电率、透气性以及疏水性(液体不渗透性)影响前述装置的效能，而如何提升该电极的性质，乃本领域相关人士共同尝试的目标。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种具备气体渗透性及液体不渗透性的多孔结构电极的制作方法，所制得的多孔结构电极具备优良的导电性，并保有气体渗透性及液体不渗透性。

2、本发明提供一种具备气体渗透性及液体不渗透性的多孔结构电极的制作方法，包括以下步骤：步骤1，将亲水性的催化材料、纳米碳管材料、具有亲水基的材料以及碳黑材料混合成第一浆料，并对该第一浆料进行搅拌，其中，该纳米碳管材料的比表面积至少大于该碳黑材料；步骤2，将该第一浆料与乳化材料混合成第二浆料，并对该第二浆料进行搅拌；步骤3，对该第二浆料进行薄膜化处理而得到膜状材料；步骤4，对该膜状材料升温至第一温度以去除溶剂；步骤5，重复步骤3至4至少1次；以及步骤6，对该膜状材料升温至第二温度以去除该膜状材料中的液体，而留下孔洞，并让该膜状材料固化，其中，该第二温度高于该第一温度；其中，该亲水性的催化材料相对该第一浆料的重量百分比介于50wt.％至85wt.％之间，该纳米碳管材料相对该第一浆料的重量百分比介于0.01wt.％至10wt.％之间，该具有亲水基的材料相对该第一浆料的重量百分比介于7wt.％至30wt.％之间，该碳黑材料相对该第一浆料的重量百分比介于5wt.％至30wt.％之间，该乳化材料相对该第二浆料的重量百分比介于2wt.％至20wt.％之间。

3、在实施例中，该亲水性的催化材料为催化剂和水的混合物，该催化剂选自于碳载铂(pt/c)、铂(pt)、金(au)、银(ag)、二氧化铱(iro2)、二氧化钌(ruo2)、镧镍氧化物(lanio3)、镧钴氧化物(lacoo3)、一氧化钴(coo)、四氧化三钴(co3o4)、二氧化锰(mno2)、氢氧化镍(ni(oh)2)、三氧化二铁(fe2o3)或前述的组合。

4、在实施例中，该具有亲水基的材料为醇类溶剂或酮类溶剂，该醇类溶剂选自于甲醇(methyl alcohol)、乙醇(ethyl alcohol)、乙二醇(ethylene glycol)、二乙二醇(diethylene giycol)、聚乙二醇(polyethylene giycol)、丙二醇(propylene giycol)、丙三醇(glycerol)、正丙醇(n-propl alcohol)、异丙醇(isopropyl alcohol)、二丙酮醇(diacetone alcohol)、正丁醇(n-butyl alcohol)、异丁醇(isobutyl alcohol)及异戊四醇(pentaerythritol)所组成的群组，该酮类溶剂选自于丙酮(acetone)、丁酮(methyleehyl ketone)、二异丁酮(diisobutyl ketone)、n-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone)、异佛尔酮(isophorone)所组成的群组。

5、在实施例中，该乳化材料选自于聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)乳液、聚偏氟乙烯(pvdf)乳液、聚三氟乙烯(pctfe)乳液、氟化乙烯与六氟丙烯共聚物(fep)乳液、全氟烷氧基烷烃(pfa)乳液、乙烯四氟乙烯(etfe)乳液、聚胺基甲酸酯(polyurethane，pu)乳液、聚丙烯(pp)乳液、聚碳酸酯(pc)乳液、聚苯乙烯(ps)乳液、聚甲基丙烯酸甲酯(acrylic，pmma)乳液、聚酰胺(polyamide，pa)乳液、乙酸醋酸乙烯共聚(eva)乳液、聚乙酸乙烯酯(pvac)乳液、聚硅氧(silicon rubber)乳液、氟聚硅氧(fvmq)乳液、苯乙烯(styrene)乳液、聚丁二烯(pb)乳液、氯乙烯丙烯酸共聚物(pvc)乳液、热塑性弹性体-聚苯乙烯丁二烯(sbs)乳液、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)乳液及丁苯橡胶(sbr)乳液所组成的群组。

6、在实施例中，该第一温度介于25℃至200℃之间。

7、在实施例中，该第二温度介于200℃至500℃之间。

8、在实施例中，该第一浆料不包括造孔剂。

9、在实施例中，该第一浆料以及该第二浆料的含水量大于50wt.％。

10、在实施例中，在每次的步骤3后，该第二浆料的含水量降低10wt.％至25wt.％。

技术特征：

1.一种具备气体渗透性及液体不渗透性的多孔结构电极的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该亲水性的催化材料为催化剂和水的混合物，该催化剂选自于碳载铂、铂、金、银、二氧化铱、二氧化钌、镧镍氧化物、镧钴氧化物、一氧化钴、四氧化三钴、二氧化锰、氢氧化镍、三氧化二铁或前述的组合。

3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该具有亲水基的材料为醇类溶剂或酮类溶剂，该醇类溶剂选自于甲醇、乙醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、二丙酮醇、正丁醇、异丁醇及异戊四醇所组成的群组，该酮类溶剂选自于丙酮、丁酮、二异丁酮、n-甲基吡咯烷酮、异佛尔酮所组成的群组。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该乳化材料选自于聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚三氟乙烯乳液、氟化乙烯与六氟丙烯共聚物乳液、全氟烷氧基烷烃乳液、乙烯四氟乙烯乳液、聚胺基甲酸酯乳液、聚丙烯乳液、聚碳酸酯乳液、聚苯乙烯乳液、聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚酰胺乳液、乙酸醋酸乙烯共聚乳液、聚乙酸乙烯酯乳液、聚硅氧乳液、氟聚硅氧乳液、苯乙烯乳液、聚丁二烯乳液、氯乙烯丙烯酸共聚物乳液、热塑性弹性体-聚苯乙烯丁二烯乳液、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物乳液及丁苯橡胶乳液所组成的群组。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该第一温度介于25℃至200℃之间。

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该第二温度介于200℃至500℃之间。

7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该第一浆料不包括造孔剂。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该第一浆料以及该第二浆料的含水量大于50重量百分比。

9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在每次的步骤3后，该第二浆料的含水量降低10重量百分比至25重量百分比。

技术总结
一种具备气体渗透性及液体不渗透性的多孔结构电极的制作方法，包括：步骤1，将亲水性的催化材料、纳米碳管材料、具有亲水基的材料及碳黑材料混合成第一浆料，并对该第一浆料进行搅拌；步骤2，将该第一浆料与乳化材料混合成第二浆料，并对该第二浆料进行搅拌；步骤3，对该第二浆料进行薄膜化处理而得到膜状材料；步骤4，对该膜状材料升温至第一温度以去除溶剂；步骤5，重复步骤3至4至少1次；以及步骤6，对该膜状材料升温至第二温度以固化该膜状材料且留下孔洞。

技术研发人员：李家宏,李光哲,黄健曜,蔡群贤,李庭鹃,蔡群荣
受保护的技术使用者：台湾奈米碳素股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22