[发明专利]具有增强疏水性的膜电极组件及其制造方法

权利要求书

1.一种制造具有增强疏水性的膜电极组件的方法，所述膜电极组件包括聚合物电解质膜以及阳极与阴极的催化剂层，所述方法包括：

通过催化剂层等离子体刻蚀在构成所述膜电极组件的每个所述催化剂层的表面上的催化剂载体中形成纳米图案；以及

在形成于所述催化剂载体中的纳米图案上形成疏水薄膜，

其中所述纳米图案包括精细的突起结构，

其中所述催化剂载体包括球形碳粉颗粒，并且由于催化剂载体周围的刻蚀比催化剂周围的刻蚀更快，所述纳米图案形成在构成所述催化剂载体的所述球形碳粉颗粒中。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述形成纳米图案的处理包括，通过在所述等离子体刻蚀过程中调节等离子体照射时间、加速电压和刻蚀压力中的至少一个来控制所述纳米图案的大小和形状。

3.如权利要求1所述的方法，其中用于所述等离子体刻蚀的等离子体的加速电压在-100 Vb至-1,000 Vb的范围内，并且所述等离子体的刻蚀压力在1 Pa至10 Pa的范围内。

4.如权利要求1所述的方法，其中通过离子束法、混合等离子体化学沉积法和常压等离子体法中的一个或组合来进行所述等离子体刻蚀。

5.如权利要求1所述的方法，其中通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）或等离子体辅助化学气相沉积（PACVD）来进行所述等离子体刻蚀。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述疏水薄膜包括含有硅和氧的烃类薄膜或含有氟的烃类薄膜。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述疏水薄膜具有1 nm至100 nm的厚度。

8.一种具有增强疏水性的膜电极组件，包括：

聚合物电解质膜；

置于聚合物电解质膜上的阳极与阴极的催化剂层，所述催化剂层包括催化剂载体和负载在其上的催化剂，在每个所述催化剂层的表面上形成纳米图案；以及

疏水薄膜，形成在每个所述催化剂层的纳米图案上，其中由所述疏水薄膜形成超疏水表面，

其中所述纳米图案包括精细的突起结构，

其中所述催化剂载体包括球形碳粉颗粒，并且由于催化剂载体周围的刻蚀比催化剂周围的刻蚀更快，所述纳米图案形成在构成所述催化剂载体的所述球形碳粉颗粒中。

9.如权利要求8所述的膜电极组件，其中所述疏水薄膜包括含有硅和氧的烃类薄膜或含有氟的烃类薄膜。

10.如权利要求8所述的膜电极组件，其中所述疏水薄膜具有1 nm至100 nm的厚度。