[发明专利]高分子电解质膜燃料电池用纳米结构电极及其制造方法

权利要求书

1.一种电极，其包括：

三维纳米结构体，包含纳米多孔性气凝胶(aerogel)及包覆所述气凝胶的表面的离聚物；以及

催化剂，分散于所述三维纳米结构体中，

其中：

所述催化剂包含担载于载体上的催化剂金属粒子；

所述气凝胶的表面被疏水性官能团取代；

所述离聚物包含疏水性主链与亲水性侧链，并且所述离聚物的疏水性主链被配置成朝向所述气凝胶的疏水性官能团，所述离聚物的亲水性侧链被配置成朝向所述催化剂。

2.根据权利要求1所述的电极，其中，

所述三维纳米结构体包含多个所述气凝胶，

多个所述气凝胶彼此连接，以形成三维纳米结构，

所述离聚物包覆具有三维纳米结构形状的多个所述气凝胶的表面。

3.根据权利要求1所述的电极，其中，

所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。

4.根据权利要求1所述的电极，其中，

所述气凝胶的表面积为100～1000m²/g，细孔大小为1～20nm。

5.根据权利要求1所述的电极，其中，

整个所述电极中的所述气凝胶的含量为1～8重量％。

6.根据权利要求1所述的电极，其中，

所述疏水性官能团为选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基及它们的组合中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的电极，其中，

所述离聚物通过所述疏水性官能团与所述气凝胶结合。

8.根据权利要求1所述的电极，其中，

所述离聚物的亲水性侧链包含选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基以及它们的衍生物中的阳离子交换基团。

9.根据权利要求1所述的电极，其中，

所述催化剂与所述三维纳米结构体结合。

10.一种电极的制造方法，其包括：

混合纳米多孔性气凝胶(aerogel)与离聚物，以制造混合物的步骤，所述气凝胶的表面被疏水性官能团取代，所述离聚物包含疏水性主链与亲水性侧链；

在所述混合物中添加催化剂，以制造电极形成用组合物的步骤，所述催化剂包含担载于载体上的催化剂金属粒子；以及

涂布所述电极形成用组合物，以制造电极的步骤，

其中，所述离聚物配置在所述电极中，并且所述离聚物的疏水性主链被配置成朝向所述气凝胶的疏水性官能团，所述离聚物的亲水性侧链被配置成朝向所述催化剂。

11.根据权利要求10所述的电极的制造方法，其中，进一步包括：

在制造所述电极的步骤以后，将所述电极转印到高分子电解质膜的步骤。

12.根据权利要求11所述的电极的制造方法，其中，

所述转印是在100～150℃、1～10MPa条件下进行的。

13.一种燃料电池，其中，

包括根据权利要求1所述的电极。