聚合物电解质水电解槽氧化石墨烯薄片阻挡材料的制作方法

本发明在一个或多个实施方案中涉及一种聚合物电解质水电解槽氧化石墨烯薄片阻挡材料，其被配置为减轻聚合物电解质水电槽内的渗透(crossover)。阻挡材料可以是阻挡层。

背景技术：

1、聚合物电解质水电解槽包括阳极隔室和阴极隔室，其间具有作为隔离件的聚合物电解质膜。阳极隔室包含被配置为促进水氧化成氢原子的阳极催化剂材料。阴极隔室包含被配置为促进氢气析出的阴极催化剂材料。当在电极之间施加电压时，氢离子穿过聚合物电解质膜从阳极隔室到达阴极隔室。在阴极隔室，氢离子与电子反应形成氢气。在阳极隔室，形成氧离子并结合以形成氧气。

2、关于聚合物电解质水电解槽运行的安全性和效率有许多考虑因素。其中一个考虑因素是减轻渗透。渗透是反应物或产物穿过聚合物电解质膜从一个电极到另一个电极的不合意的传输。渗透可由一个或多个因素引起(例如，渗透的物类的化学性质、聚合物电解质膜的性质等)。减轻渗透以提高聚合物电解质水电解槽运行的效率和安全性一直是研究的领域，但减轻渗透尚未得到充分解决。

技术实现思路

1、本发明的实施方案涉及阻挡材料(例如，阻挡层)在聚合物电解质水电解槽(pewe)中的用途。所述pewe可包括阴极侧阻挡材料材料/层，其包括氧化石墨烯(go)薄片。所述阻挡材料可包封(例如，完全包封)所述阴极催化剂层。所述阻挡材料可完全包封所述阴极催化剂层和/或所述阳极催化剂层。所述阻挡材料可单独包封阴极催化剂粒子的至少一部分。所述阻挡层包括氧化石墨烯(go)薄片和离聚物粘合剂。

2、在一个或多个实施方案中，公开了一种在聚合物电解质水电解槽中形成阻挡材料层的方法。所述方法可包括将阻挡材料混合物施加到阴极催化剂层上。所述方法进一步包括将聚合物电解质膜施加到所述阻挡材料混合物上以形成阻挡材料层。所述阻挡材料层被配置为阻止不想要的离子或分子通过聚合物电解质水电解槽的扩散。所述阻挡材料混合物包括氧化石墨烯(go)薄片和离聚物粘合剂。

技术特征：

1.一种聚合物电解质水电解槽，其包括：

2.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡层包括氧化石墨烯(go)薄片。

3.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述离子或分子包括h2气体、o2气体、oh*自由基、ooh*自由基、其它自由基、h2o分子、多原子分子、金属配合物和/或金属离子。

4.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡层含有一种或多种材料的一个或多个层。

5.根据权利要求4所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述一种或多种材料包括氧化石墨烯(go)薄片。

6.根据权利要求5所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述一种或多种材料包括离聚物粘合剂。

7.根据权利要求4所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述一个或多个层的数量为1至10层。

8.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述第一阻挡层的厚度为20nm至5μm。

9.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡层覆盖所述阴极催化剂层和所述聚合物电解质膜之间的整个界面。

10.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡层包括阻挡材料、第一离聚物材料和任选自由基清除剂。

11.根据权利要求10所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述自由基清除剂包括二氧化铈纳米粒子。

12.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡层包括具有0.5至30nm直径的平均尺寸的纳米孔，并且所述纳米孔被配置为允许离子传输。

13.根据权利要求1所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡层包括离聚物和阻挡材料的混合物。

14.一种聚合物电解质水电解槽，其包括：

15.根据权利要求14所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡材料完全包封所述阴极催化剂层的外表面。

16.根据权利要求14所述的聚合物电解质水电解槽，其中所述阻挡材料单独包封所述阴极催化剂粒子的至少一部分。

17.一种在聚合物电解质水电解槽中形成阻挡材料层的方法，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一施加步骤经由刮涂执行。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二施加步骤经由热压执行。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述氧化石墨烯(go)薄片是单层氧化石墨烯(go)薄片。

技术总结本发明涉及聚合物电解质水电解槽氧化石墨烯薄片阻挡材料。聚合物电解质水电解槽(PEWE)。PEWE包括阴极催化剂层、阳极催化剂层以及在阳极催化剂层和阴极催化剂层之间并将阳极催化剂层与阴极催化剂层分隔开的聚合物电解质膜。PEWE进一步包括阻挡层，该阻挡层设置在阴极催化剂层之间并且被配置为阻止不想要的离子或分子通过聚合物电解质水电解槽的扩散。技术研发人员：B·斯图迈尔,C·约翰斯顿,D·基恰耶夫,J·布拉滕,程磊,M·科恩布鲁斯,N·P·克莱格,S·梅拉齐受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10