[发明专利]质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法有效
| 申请号： | 201710862652.X | 申请日： | 2017-09-22 |
| 公开（公告）号： | CN107658485B | 公开（公告）日： | 2020-11-24 |
| 发明（设计）人： | 钟发平;倪江鹏;欧腾蛟;陈功哲 | 申请（专利权）人： | 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 |
| 主分类号： | H01M8/1004 | 分类号： | H01M8/1004;H01M4/86 |
| 代理公司： | 长沙市融智专利事务所(普通合伙) 43114 | 代理人： | 颜勇 |
| 地址： | 518000 广东省深圳市南山*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 质子 交换 燃料电池 电极 及其 制备 方法 | ||
1.一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：在质子交换膜的一面喷涂上阴极催化剂浆料并烘干形成阴极催化剂层，接着在质子交换膜的另一面先喷涂上阳极内层催化剂浆料并烘干形成阳极内催化剂层，之后再将阳极外层催化剂浆料喷涂在阳极内催化剂层表面并烘干形成阳极外催化剂层，最后在阴极催化剂层、阳极外催化剂层的外侧分别热压上气体扩散层；所述阳极内催化剂层与阳极外催化剂层的Pt载量比控制为2：1～1：1，阳极内催化剂层与阳极外催化剂层的总Pt载量控制为0.05～0.3mg/cm2，所述阴极催化剂层的Pt载量控制为0.2～0.6mg/cm2；所述阳极外层催化剂浆料的喷涂速率低于阳极内层催化剂浆料的喷涂速率，所述阳极内层催化剂浆料的喷涂速率为0.4～1ml/min，阳极外层催化剂浆料的喷涂速率为0.3～0.6ml/min；
所述阳极内层催化剂浆料的制备工艺具体为：将称好重量的催化剂置于去离子水中，并往其中加入质量浓度为5～10％的质子交换树脂溶液搅拌分散，之后将分散剂和增稠剂加入其中分散后高转速搅拌一定时间，阳极内层催化剂浆料固含量控制为1～2％，其中质子交换树脂的质量为催化剂质量的40～50％，去离子水、分散剂和增稠剂的体积比为1：(10～16)：(1～2)；
所述阳极外层催化剂浆料的制备工艺具体为：将称好重量的催化剂置于去离子水中，并往其中加入质量浓度为5～10％的质子交换树脂溶液和质量浓度为5～10％的PTFE乳液搅拌分散，之后将分散剂和增稠剂加入其中分散后高转速搅拌一定时间，阳极外层催化剂浆料固含量控制为0.5～1％，阳极外层催化剂浆料的固含量低于阳极内层催化剂浆料的固含量，其中质子交换树脂的质量为催化剂质量的5～15％，PTFE的质量为催化剂质量的3～6％，去离子水、分散剂和增稠剂的体积比为1：(10～16)：(1～4)；
制备得到的质子交换膜燃料电池膜电极，在质子交换膜的一面涂覆有阴极催化剂层，在质子交换膜的另一面依次涂覆有阳极内催化剂层、阳极外催化剂层，在阴极催化剂层、阳极外催化剂层的外侧分别热压有气体扩散层，所述阳极内催化剂层包括催化剂和质子交换树脂，质子交换树脂的质量为催化剂质量的40～50％；所述阳极外催化剂层包括催化剂、质子交换树脂和PTFE，质子交换树脂的质量为催化剂质量的5～15％，PTFE的质量为催化剂质量的3～6％。
2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：所述阴极催化剂浆料、阳极内层催化剂浆料和阳极外层催化剂浆料的烘干工艺均为在60～80℃温度下干燥1～2h。
3.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：所述催化剂为Pt/C、Pt-M/C中的一种或多种，其中Pt含量为5～60％，M为Co、Mo、W、Ru和Pd中的一种或多种；所述质子交换树脂为Nafion。
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