[发明专利]一种用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极及其制备方法

权利要求书

1.一种用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极，其特征在于，包括一体化流场扩散层和催化层；

所述一体化流场扩散层包括基底和填充层；所述基底为在厚度方向上具有孔隙率梯度的金属纤维或金属粉末烧结多孔板；所述填充层附着在基底孔隙率较小的一侧面及部分内部空间；

所述催化层附着在填充层的表面；

所述用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极包括阳极复合电极或阴极复合电极；所述免热压复合电极用于直接甲醇燃料电池时，直接将所述免热压复合电极置于直接甲醇燃料电池的集电板中间的阶梯通孔中，并且催化层一侧靠近质子交换膜；所述基底的厚度为1~2mm；所述基底在厚度方向上，具有在60~90%范围变化的孔隙率梯度；所述金属纤维或金属粉末的材料为铜或不锈钢；

所述阳极复合电极中，基底具有亲水性，且填充层的材料为导电炭黑和全氟磺酸的混合物，导电炭黑和全氟磺酸的质量比为20:1~4:1；

所述阴极复合电极中，基底具有疏水性，且填充层的材料为导电炭黑和聚四氟乙烯的混合物，导电炭黑和聚四氟乙烯的质量比为10:1~1:1。

2.根据权利要求1所述的一种用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极，其特征在于，所述催化层的材料为催化剂和全氟磺酸的混合物，且催化剂和全氟磺酸的质量比为5:1~1:1。

3.制备权利要求1或2所述的一种用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）基底的制备：按照孔隙率渐变的顺序，将不同孔隙率的金属纤维或金属粉末烧结多孔板对齐叠放在压力模具中，置于烧结炉中保温烧结，获得多孔板；所述保温烧结是在氢气或氩气保护氛围下300~500℃保温烧结0.5~2h；制备阳极复合电极的基底时，对获得的多孔板进行亲水处理，即得到阳极复合电极的基底；制备阴极复合电极的基底时，对获得的多孔板进行疏水处理，即得到阴极复合电极的基底；

（2）填充层的制备：将填充层材料的溶液混合物与分散剂混合、分散均匀后得到填充层浆料，将基底置于加热平台上并加热至分散剂沸点以上温度，将填充层浆料均匀刮涂或喷涂在基底孔隙率较小的一侧，浆料中的分散剂和溶剂挥发，在基底上得到附着的填充层；

（3）一体化流场扩散层的制备：将附着有填充层的基底进行保温加热处理，得到所述一体化流场扩散层；

（4）催化层的制备：将催化层材料的溶液混合物和分散剂混合、分散均匀，得到催化层浆料，将一体化流场扩散层放置于加热平台上并加热至分散剂沸点以上温度，将催化层浆料均匀喷涂到填充层上，浆料中的分散剂和溶剂挥发，得到所述催化层；

（5）复合电极的制备：将制备有催化层的一体化流场扩散层置于真空干燥箱中进行干燥处理，得到所述用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极。

4.根据权利要求3所述的一种用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述保温加热处理是在250~300℃下保温0.5~1h后，再升温到350~400℃下保温0.5~1h。

5.根据权利要求3所述的一种用于直接甲醇燃料电池的免热压复合电极的制备方法，其特征在于，步骤（2）、（4）中，所述分散剂包括异丙醇；步骤（5）中，所述干燥处理是在分散剂的沸点以上温度干燥1~2h。