[发明专利]一种直接甲醇燃料电池自组装膜电极及其制备方法

权利要求书

1、一种直接甲醇燃料电池自组装膜电极，其特征在于：由阴阳极催化剂支撑层、阴阳极催化层和电解质膜组成；所述电解质膜是Nafion117膜；所述阴阳极催化剂支撑层是修饰在Nafion117膜表面的聚苯胺；所述阴阳极催化层由采用化学还原法沉积在用聚苯胺修饰的Nafion117膜表面的微米级的Pt组成。

2、一种权利要求1所述的直接甲醇燃料电池自组装膜电极的制备方法，其特征在于包括下述步骤：首先对Nafion117膜进行预处理，清除其表面杂质；然后制备催化剂支撑层，即将上述预处理后的Nafion117膜浸泡在硫酸和苯胺的混合液中，使苯胺吸附在Nafion117膜表面，再采用电解法使吸附在Nafion117膜表面的苯胺单体通过电解聚合成聚苯胺，并沉积在Nafion117膜表面；最后制备催化层，即将上述表面修饰有聚苯胺的Nafion117膜表面置于两室电解池中，分别以1mM～5mM的H₂PtCl₆和2mM～10mM的N₂H₄水溶液作为氧化剂和还原剂，N₂H₄在水溶液中水解产生的N₂H₅⁺透过电解质膜与H₂PtCl₆电离产生的PtCl₆^2-发生氧化还原反应生成Pt，并沉积在放有H₂PtCl₆一侧的Nafion117膜的表面，得到直接甲醇燃料电池自组装膜电极。

3、根据权利要求2所述的的直接甲醇燃料电池自组装膜电极的制备方法，其特征在于：所述Nafion117膜的预处理，是指先将Nafion117膜放入1％～5％重量百分比的H₂O₂中煮沸0.5～2小时，冷却后用蒸馏水冲洗干净；然后放入0.5～2mol/LH₂SO₄中煮沸0.5～2小时，用蒸馏水冲洗干净；再放入蒸馏水中煮沸0.5～2小时。

4、根据权利要求2所述的的直接甲醇燃料电池自组装膜电极的制备方法，其特征在于：所述催化剂支撑层的制备，是指先将所述预处理后的Nafion117膜在80℃～150℃下干燥至恒重，然后放入到含有0.2～1mol/L硫酸和0.1～0.5mol/L苯胺的混合溶液中浸泡10～60秒，再将吸附有苯胺单体的Nafion117膜在5～8mPa压力下固定在固体电解池中，Nafion117膜直接和电解池的两个电极连接，然后采用恒电流、恒电压或者循环伏安方法进行电解，吸附在Nafion117膜表面的苯胺单体通过电解聚合成为聚苯胺，然后将复合膜依次在0.2M～1M硫酸溶液和蒸馏水中浸泡5～20分钟，除去未聚合的苯胺单体，最后在80～130℃干燥30～60分钟，得到聚苯胺修饰的Nafion117膜，表面沉积的聚苯胺作为催化层的支撑层。

5、根据权利要求2所述的的直接甲醇燃料电池自组装膜电极的制备方法，其特征在于：所述催化层的制备，是指将所述表面修饰有聚苯胺的Nafion117膜放置在两室电解池的中央作为隔膜，两池中分别盛放1mM～5mM的H₂PtCl₆和2mM～10mM的N₂H₄水溶液作为氧化剂和还原剂，在30℃～80℃反应0.5～3小时，通过化学还原法产生的pt催化剂颗粒沉积在放有H₂PtCl₆一侧的Nafion117膜表面，然后将沉积有铂的Nafion117膜在0.5M～1.5M硫酸中浸泡12～36小时，除去表面残余的PtCl₆^2-，得到直接甲醇燃料电池自组装膜电极。