[发明专利]传质性改善的膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种传质性改善的膜电极，其包括阳极催化层、阴极催化层、阳极侧扩散层、阴极侧扩散层和交换膜，其中：

所述阳极催化层和所述阴极催化层分别位于所述交换膜的两侧，且所述阳极侧扩散层与所述阳极催化层的另一侧连接，从而支撑所述阳极催化层，所述阴极侧扩散层与所述阴极催化层的另一侧连接，从而支撑所述阴极催化层；和所述阳极侧扩散层与所述阴极侧扩散层具有不同的组成；

所述阳极侧扩散层包括基底层，所述基底层为多孔碳层；或者所述阳极侧扩散层包括基底层和微孔层，所述基底层为多孔碳层和所述微孔层为碳粉层；

所述阴极侧扩散层包括基底层和微孔层，所述基底层为多孔碳层，所述微孔层包含多孔配位聚合物，且所述基底层的厚度大于所述微孔层的厚度，所述多孔配位聚合物包括聚二甲基硅氧烷涂层修饰的多孔配位聚合物；和/或烷基化合物或三甲基氯硅烷改性的多孔配位聚合物。

2.根据权利要求1所述的膜电极，其中所述多孔配位聚合物的导电率为2-40S/cm。

3.根据权利要求2所述的膜电极，其中所述多孔配位聚合物为MIL-100和/或MIL-101。

4.根据权利要求1所述的膜电极，其中所述交换膜选自全氟磺酸质子交换膜、含乙烯基苯类化合物的质子交换膜、含亚芳基醚的质子交换膜和聚酰亚胺基质子交换膜组成的组中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的膜电极，其中所述阴极催化层的催化剂通过包括以下步骤的方法制备得到：

(1)将铂氯酸溶液加入碳粉悬浮液进行混合得到浆液，在80-150℃下干燥成粉末，然后在氢气环境中升温至200-300℃反应1-5小时，得到第一碳颗粒；

(2)将所述第一碳颗粒分散在具有支链的醇溶液中，并加入铁前驱体和钴前驱体进行混合，干燥后烧结形成第二碳颗粒；

(3)在50-60℃下用酸处理所述第二碳颗粒10分钟至50分钟，然后水洗，干燥后得到催化剂。

6.根据权利要求5所述的膜电极，其中所述具有支链的醇为C3-C10低级醇；步骤(3)中的酸为硫酸，且其浓度为0.2M-0.8M。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的传质性改善的膜电极的制备方法，其包括：

将阴极催化层连接到交换膜的步骤；

将阳极催化层连接到交换膜的步骤；和

将所述阴极侧扩散层和阳极侧扩散层分别或同时热压至连接有阴极催化层和阳极催化层的交换膜的两侧的步骤。