[发明专利]直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法

权利要求书

1.直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于包括如下过程：

1）催化剂浆料的制备：选择PtRu Black催化剂做为阳极催化剂， Pt Black催化剂做为阴极催化剂，采用5 wt %Nafion 溶液做粘结剂，丙醇作分散剂，分别混合配制阳极和阴极催化剂浆料，其中，阴、阳极催化剂载量均为1-4mg/cm² ；然后冰浴超声分散均匀；整个过程从称量催化剂、浆料配制、超声均匀都在惰性气体氛围中进行；

2）催化层的制备：在惰性气体氛围中，将附有转移介质的平板加热器升温并控制到恒定温度，将催化剂浆料以惰性气体为动力源超声喷涂到转移介质上，自然晾干；

3）控温加热立体化：将载有催化层的转移介质CCM加热到恒定温度，采用惰性气体动力源在催化层靠近质子交换膜的一侧超声喷涂一层粘结剂溶液；

4）热压成型：制备疏水性碳布，将载有阴阳极层的转移介质置于处理过的电解质膜两侧，在6-12MPa压力、135-150℃下热压2分钟，揭掉转移介质后得到催化剂和膜复合体CCM，将疏水处理过的碳布置于CCM两侧，装电池。

2.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，步骤1）中阴极催化剂中贵金属Pt的载量为2-4mg/cm²，5 wt %Nafion为0.004-0.008mL/cm²，丙醇为0.111-0.222mL/cm² ；阳极催化剂中贵金属PtRu含量为4 mg/cm²，5 wt %Nafion为0.013 mL/cm²，丙醇为0.235 mL/cm²。

3.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的恒定温度为30~70℃中的任意一温度值。

4.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中对催化剂浆料超声分散使用超声波细胞粉碎机；所述步骤2）和步骤3）中超声喷涂使用sono-tek燃料电池膜电极超声喷涂系统， sono-tek燃料电池膜电极超声喷涂系统的动力源采用惰性气氛氮气或者氩气。

5.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中惰性气体氛围为Ar或者N₂。

6.根据权利要求1或3中所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中转移介质采用PTFE薄膜或者锡纸。

7.根据权利要求6所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中将的平板加热器加热到50℃并控制恒定。

8.根据权利要求1或3所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中制备阴阳极催化层时，在喷涂阳极催化剂和阴极催化剂时，附有转移介质的平板加热器分别控制到不同的恒定温度。

9.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的粘结剂溶液采用0.3mg/cm²的Nafion溶液。

10.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用三维网络结构膜电极的制备方法，其特征在于，对步骤3）中对载有催化层的转移介质CCM加热到50-70℃。