[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、阴极扩散层、阴极催化层构成，其特征在于所述阳极催化层使用PtRu/C或PtRu/黑催化剂、Nafion及石墨烯气凝胶进行构建。

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、Nafion与PtRu/C或PtRu/黑催化剂的质量比为5~10：5~20：70~90。

3.一种权利要求1所述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；

二、阳极催化层的制备：

称取一定量的PtRu/C或PtRu/黑催化剂与Nafion溶液，备用；称取一定量的石墨烯气凝胶并将其均匀分散，备用；将PtRu/C或PtRu/黑催化剂、Nafion溶液和分散好的石墨烯气凝胶分散于异丙醇水溶液中，超声振荡0.5h~1h，形成均匀的催化剂浆料；之后将催化剂均匀的涂覆在阳极扩散层表面，在80℃~120℃条件下烘干，即得涂覆催化剂的阳极扩散电极；

三、阴极催化层的制备；

四、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，其特征在于所述阴极和阳极扩散层的制备步骤如下：

称取一定量的炭黑及聚四氟乙烯乳液备用，其中炭黑占固体总质量的90%~95%，聚四氟乙烯占固体总质量的5%~10%；将称好的炭黑和聚四氟乙烯乳液分散于异丙醇水溶液中，超声震荡0.5h~1h，之后磁力搅拌0.5h~1h，形成均匀的微孔层浆料；将微孔层浆料逐次喷涂或刷涂在支撑层上，在80~120℃下进行烘干，之后在300℃~400℃温度下、惰性气体保护氛围下焙烧20~40min，即得扩散层。

5.根据权利要求3或4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。

6.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剂的载量为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步骤如下：

称取一定量的Pt/C或Pt/黑催化剂与Nafion溶液，备用；将Pt/C或Pt/黑催化剂和Nafion溶液分散于异丙醇水溶液中，其中Nafion占总质量的5%~20%，催化剂占固体总质量的80%~95%；超声振荡0.5h~1h，形成均匀的催化剂浆料；经过刮涂或刷涂的方式多次将催化剂浆料均匀涂覆在阴极扩散层表面，并在80℃~120℃条件下烘干，即得涂覆催化剂的阴极扩散电极。

8.根据权利要求3或7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剂的载量为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步骤如下：

将阳极扩散电极、质子交换膜、阴极扩散电极按顺序对齐并合在一起，与110~200kg.cm-2、110~140℃条件下热压3~8min，即得膜电极。