[发明专利]用于燃料电池的膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池的膜电极，该膜电极包括：，催化层位于质子交换膜上；所述催化层由催化剂浆料制成，其特征在于，该催化剂浆料包括：催化剂、粘结剂、分散溶剂、增稠剂和添加剂，该五种组分的质量比为1:5.5~12.5:4~10:1~5:0.05~3，所述催化剂为选自Pt催化剂或Pt合金催化剂中的一种。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极，其特征在于，所述催化剂浆料中的催化剂所使用的碳载体选自碳纳米颗粒、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极，其特征在于，所述催化剂为Pt合金催化剂时，Pt合金中的其它金属选自Ru、Sn、W、Mo、Os和Ni中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极，其特征在于，所述催化剂浆料中的粘结剂选自全氟磺酸树脂溶液、聚四氟乙烯溶液，或全氟磺酸树脂溶液和聚四氟乙烯的混合溶液。

5.根据权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极，其特征在于，所述催化剂浆料中的分散溶剂选自异丙醇、去离子水、乙醇和正丙醇中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极，其特征在于，所述催化剂浆料中的增稠剂选自丙三醇、乙二醇和乙酸丁酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极，其特征在于，所述催化剂浆料中的添加剂选自碳酸氢铵、醋酸铵和二甲基硅油中的至少一种。

8.一种根据权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极的制备方法，该方法包括以下步骤：催化剂浆料的制备步骤、催化剂浆料的涂布步骤、膜电极的组装步骤。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂浆料的制备步骤中，该膜电极的催化剂浆料采用均质机进行分散处理方式制备，制备过程中均质机的转速为3000rpm-25000rpm之间，分散时间为0.5h-6h之间。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，制备所述催化剂浆料的分散时间为4h，制备过程中均质机的转速为8000rpm。

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂浆料的涂布步骤中，采用刮刀涂布方式，通过调节刮刀间隙和刮刀移动速度对阴阳极的催化剂载量进行准确控制，将分散好的催化剂浆料涂覆在转印膜上制备催化层，然后进行高温干燥处理。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述涂布步骤中所用的转印膜选自铁氟龙膜、聚酰亚胺膜、F46膜、聚二甲基硅氧烷膜和金属箔中的至少一种。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述涂布步骤中所进行的高温干燥处理指在真空干燥箱中60-120℃温度下干燥至少2h，或在鼓风干燥箱中60-120℃温度下至少干燥12h。

14.根据权利要求8所述的制备方法，所述膜电极的组装步骤采用热压转印制备方法，其特征在于，首先将制备完成的涂覆有催化层的转印膜置于质子交换膜的两侧，然后放置在平整的两个钢板之间，同时用纸张将转印膜与钢板隔开，然后经由热压机进行热压处理，最后揭下转印膜，完成膜电极的组装。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述热压处理时的热压温度为100℃-140℃之间，压力为100 kg/cm²-140kg/cm²。

16.一种权利要求1所述的用于燃料电池的膜电极的密封方法，其特征在于，首先采用绝缘胶带将已完成组装制备的膜电极进行双面粘结，膜电极的每条边缘至少保留0.5mm的宽度双面贴实，然后采用冲孔器在绝缘胶带四周进行冲孔，以便组装。

17.根据权利要求16所述的膜电极的密封方法，其特征在于，所述绝缘胶带的材质选 自聚酰亚胺、聚氯乙烯、丙烯酸酯和聚四氟乙烯中的一种。

18.根据权利要求16所述的膜电极的密封方法，其特征在于，所述绝缘胶带的厚度为 10 -160μm之间。