[发明专利]一种长寿命燃料电池膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极的制备方法，所述的燃料电池膜电极，在催化剂层与 质子交换膜之间附加了多孔碳吸附层，所述的多孔碳吸附层由多孔碳材料及全氟 磺酸质子交换树脂构成，其中，多孔碳材料是活性碳、碳分子筛或介孔碳，其特 征在于制备步骤如下：

1)多孔碳料浆的制备，以多孔碳材料、全氟磺酸质子交换树脂作为固体物， 与醇水溶液按1∶5～30质量比充分混合，其中，多孔碳材料与全氟磺酸质子交换 树脂的质量比为5∶1～1∶1，醇水溶液中醇所占百分比为0～100％，醇为甲醇、乙醇、 丙醇、异丙醇中的任一种；

或者预先对多孔碳材料进行氧化处理，将多孔碳材料置于HNO₃、H₂SO₄、H₂O₂、 (NH₄)₂S₂O₈、NaClO、HClO₄或H₃PO₄氧化剂中，在室温-100℃下处理1-10小 时，然后经过滤和去离子水清洗，并在70-100℃条件下干燥12-24小时，然后将 处理后的多孔碳材料及全氟磺酸质子交换树脂作为固体物，与醇水溶液按1∶5～30 质量比充分混合，其中，多孔碳材料与全氟磺酸质子交换树脂的质量比为5∶1～1∶1， 醇水溶液中醇所占百分比为0～100％，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任一种；

2)多孔碳吸附剂层的制备，将步骤1中所制备的多孔碳料浆涂敷在气体扩散 层电极表面或是质子交换膜两侧，并在80-100℃条件下干燥12-24小时，形成多 孔碳吸附剂层，多孔碳吸附剂层的干态厚度小于或等于5μm；

其中所述的气体扩散层电极的制备方法是，将燃料电池催化剂加入醇水溶液， 并与全氟磺酸质子交换树脂进行充分分散，制备成催化剂料浆，然后涂敷于经过 预处理的气体扩散层表面，并在80-100℃下真空干燥，催化剂与全氟磺酸质子交 换树脂的质量比为2∶1～4∶1，醇水溶液中醇所占百分比与步骤1相同，催化剂与醇 水溶液的质量比为1∶1～10；

其中，所述的气体扩散层的预处理方法是，将碳纸浸入到聚四氟乙烯疏水剂 中，时间为5～10分钟，并在340-350℃下煅烧20-30分钟，聚四氟乙烯疏水剂的 含量20wt％-30wt％，之后，再在其一侧涂敷一层由聚四氟乙烯疏水剂和导电碳 黑组成的复合材料层，其中聚四氟乙烯疏水剂含量为20wt％-30wt％，经 340-350℃下煅烧20-30分钟后成型；

3)将步骤2制备的涂敷有多孔碳吸附层的气体扩散层电极与质子交换膜热 压，获得燃料电池膜电极，或是将涂敷有多孔碳吸附剂层的质子交换膜与两侧的 气体扩散层电极热压，获得燃料电池膜电极，热压的压力1～4MPa，温度90-120℃ 时间60～120秒。

2.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤 2中多孔吸附层的干态厚度为0.5～3μm。