[发明专利]一种微型直接甲醇燃料电池膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种微型直接甲醇燃料电池膜电极，由阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极扩散层所组成，质子交换膜位于中间，其左侧依次为阳极催化层、阳极扩散层，右侧依次为阴极催化层、阴极扩散层，其特征在于所述阳极扩散层和阴极扩散层使用石墨烯气凝胶、聚四氟乙烯和碳粉进行微通道构建。

2.根据权利要求1所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极，其特征在于所述石墨烯气凝胶、聚四氟乙烯和碳粉的质量比为1~5：1~5：90~98。

3.一种权利要求1所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、阴极和阳极扩散层的制备：

将石墨烯气凝胶与聚四氟乙烯乳液分散于异丙醇水溶液，超声振荡0.5~1h，之后磁力搅拌0.5~1h形成均匀的浆料，然后浆料均匀涂覆在支撑层上，在80~120℃下进行烘干，再在300~380℃、氩气保护的条件下焙烧20~40min，即得包含微通道的扩散层；

二、阴极和阳极催化层的制备；

三、热压形成膜电极。

4.根据权利要求3所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述扩散层的载量为1~5mg.cm^-2。

5.根据权利要求3所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述阳极催化层的制备方法如下：将PtRu/C或PtRu/炭黑与Nafion溶液分散于异丙醇与水组成的混合溶液中，超声振荡0.5~1h形成均匀的催化剂浆料，其中Nafion树脂占固体总含量的10~40%，将催化剂浆料涂覆在阳极扩散层的表面，在80~120℃的条件下烘干，即得在扩散层上覆盖催化层的阳极扩散电极。

6.根据权利要求5所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述PtRu/C或PtRu/炭黑的载量为2~5mg.cm^-2。

7.根据权利要求3所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述阴极催化层的制备方法如下：将Pt/C与Nafion溶液分散于异丙醇与水组成的混合溶液中，超声振荡0.5~1h形成均匀的催化剂浆料，其中Nafion树脂占固体总含量的10~40%，将催化剂浆料涂覆在阴极扩散层的表面，在80~120℃的条件下烘干，即得在扩散层上覆盖催化层的阴极扩散电极。

8.根据权利要求3所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于Pt/C的载量为2~5mg.cm^-2。

9.根据权利要求3所述的微型直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述热压形成膜电极的方法为：按照阳极扩散电极、质子交换膜、阴极扩散电极的顺序将三者合在一起，于110~200kg.cm^-2、110~140℃条件下热压3~8min，即得膜电极。