[发明专利]一种燃料电池用低铂阴极催化层及其应用

权利要求书

1.一种燃料电池用低铂阴极催化层，其特征在于：其为二层复合结构，以Pt/C或PtM_xO_y/C为电催化剂，其中M为Mo，Sn，Ti，Zr，Si，Fe，Co，W中的一种或一种以上元素，X为1或2，Y为2或3，由电催化剂与高分子固体电解质为主要组分构成与质子交换膜相连接的亲水性内催化层；由电催化剂与憎水剂为主要组分构成与扩散层相连接的憎水性外催化层。

2.按照权利要求1所述的阴极催化层，其特征在于：所述贵金属Pt于电催化剂中的总担载量为0.05-0.4mg/cm²。

3.按照权利要求1所述的阴极催化层，其特征在于：所述外催化层与内催化层的厚度比例为1∶5～1∶1。

4.按照权利要求1所述的阴极催化层，其特征在于：所述外催化层中憎水剂加入量为外催化层总重量的10～50％；所述内催化层中电催化剂与高分子固体电解质的重量比为1∶3～3∶1。

5.按照权利要求1所述的阴极催化层，其特征在于：

所述内催化层中使用BET比表面积800-1200m²/g的活性炭为载体，活性组份为Pt/C或PtM_xO_y/C，其中贵金属Pt于电催化剂中的质量分数40-80％。

6.按照权利要求1或5所述的阴极催化层，其特征在于：

所述外催化层，使用二种不同比表面积炭担载的催化剂与憎水剂构成外催化层；

第一种催化剂使用BET比表面积50-300m²/g的活性炭为载体，活性组份为Pt/C或PtM_xO_y/C，贵金属Pt于电催化剂中的质量分数为20～70％；

第二种催化剂使用BET比表面积800-1200m²/g的活性炭为载体，活性组份为Pt/C或PtM_xO_y/C，其中贵金属Pt于电催化剂中的质量分数40-80％。外催化层中第一种催化剂与第二种催化剂的质量比为5∶1～1∶1。

7.按照权利要求1或5所述的阴极催化层，其特征在于：

所述外催化层中使用BET比表面积50-300m²/g的活性炭为载体，活性组份为Pt/C或PtM_xO_y/C，贵金属Pt于电催化剂中的质量分数为20～70％。

8.按照权利要求1所述的阴极催化层，其特征在于：所述憎水剂为聚四氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚偏氟丙稀树脂、聚全氟丙稀树脂、聚全氟乙丙稀树脂的微粉或溶液或乳液；

所述高分子固体电解质为全氟磺酸树脂、经过磺化处理的导电离子聚合物中的经过磺化处理的聚醚醚酮或聚砜。

9.一种权利要求1所述的阴极催化层可用于质子交换膜燃料电池或直接醇类燃料电池中。