研究方向
(六)等离子体技术制备燃料电池催化剂和膜
等离子体应用研究室 丨 发布时间:2020-09-02

1)等离子体技术制备电极催化剂

    利用等离子体技术对碳纳米材料如石墨烯、碳纳米管等进行表面修饰,使之表面富集多种活性基团,从而增强贵金属的负载效果,进而实现高性能的燃料电池催化剂的制备。在该体系下,采用不同气源(氢气、氨气)等离子体技术制备功能化石墨烯-Pt复合物,较传统化学方法和其他方法具有快速、高效、绿色的特点,SEM, TEM, AFM, XRD,XPS,IR等多种手段表明,金属Pt颗粒均匀的分布在石墨烯表面。这项工作获得专家高度赞誉:” interesting and exiting”,已申请国家发明专利2项,发表了Chemical Society Reviews,Applied Physics Letter, ChemPlusChem,Chemistry-An Asian Journal, Dalton transactions等多篇SCI论文。

等离子体法制备石墨烯铂电极材料流程图

等离子体法制备碳纳米管铂电极材料流程图


2)等离子体技术制备燃料电池用催化层

    等离子体增强化学气相沉积在气体扩散层上生长适合的碳纳米材料。然后利用等离子体磁控溅射在碳纳米材料上负载一定量的催化材料,从而制备出燃料电池用催化层。

等离子体增强化学沉积装置和等离子体磁控溅射装置制备催化层


3)等离子体聚合法制备碱性燃料电池用阴离子交换膜和燃料电池用质子交换膜

    碱性燃料电池由于其不采用贵金属作为催化材料,从而成为目前燃料电池的热点。等离子体技术制备的碱性燃料电池用阴离子膜具有高的导电率和低得燃料渗透率,这为碱性燃料电池的广泛使用提供了巨大的潜力。利用等离子体聚合装置制备燃料电池用质子交换膜,其优点在于:具有较高的化学稳定性,热稳定性,具有优异的电导性能,具有低的燃料渗透率,无需热压可以与催化层结合紧密。

等离子体制备碱性燃料电池阴离子膜流程示意图