[发明专利]一种制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法

权利要求书

1.一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碳载铂催化剂和电解质树脂溶液加入到异丙醇中得到混合液A，超声处理使所述混合液A混合均匀，然后将所述混合液A分散到质子交换膜一侧表面上，干燥处理，在质子交换膜上形成催化层B；

（2）将碳粉和电解质树脂溶液加入到异丙醇中得到混合液B，超声处理使所述混合液B混合均匀，然后将所述混合液B均匀分散到催化层B上，干燥处理，在催化层B上形成一层碳粉层；

（3）将所述的具有催化层B和碳粉层的质子交换膜以催化层B所在面朝上的方式浸入到含有铂前驱体和弱还原剂的溶液中，在室温环境中静置48-72小时，取出质子交换膜，用去离子水冲洗质子交换膜,直至不能检测出氯离子存在，然后进行干燥处理，得到生长有铂纳米线的碳粉层；

（4）将电解质树脂溶液加入到异丙醇中，用超声处理得到溶液C，然后在所述的生长有铂纳米线的碳粉层表面喷涂一层所述的溶液C，再进行干燥处理，即完成催化层A的制作，从而制得质子交换膜燃料电池的双层催化层结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中的干燥处理的具体操作是：在50℃的环境下干燥30分钟；步骤（3）和步骤（4）中的干燥处理的具体操作是：在50℃的环境中干燥10分钟。

3.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，所述的碳载铂催化剂，其中铂的质量分数为5-60%。

4.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，所述的电解质树脂溶液为质量分数为5-10%的Nafion醇溶液或者水溶液。

5.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，所述的质子交换膜为氢离子电解质聚合物膜。

6.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，所述的分散是指喷涂、涂刷或丝网印刷。

7.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，所述的催化层B中铂载量为0.01-0.05mg/cm²，电解质树脂的质量为碳载铂催化剂质量的10-30%。

8.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述的碳粉为比表面积大于250m²/g的导电碳黑。

9.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，所述的铂前驱体为氯铂酸或氯亚铂酸钾；所述的弱还原剂为甲醛、甲酸、硼氢化钠、硼氢化钾或抗坏血酸。

10.根据权利要求1所述的一种用于制备质子交换膜燃料电池双层催化层结构的方法，其特征在于，所述的双层催化层结构由催化层A和催化层B构成；催化层A由碳粉层、铂纳米线和铂纳米线上的电解质树脂构成，碳粉层为铂纳米线的生长基体，电解质树脂分布于铂纳米线层上，其中碳粉层中碳粉的载量为0.05-0.40mg/cm²，分布在铂纳米线上的电解质树脂的质量为铂纳米线质量的1-10%。