[发明专利]一种氢燃料电池膜电极的制备方法

说明书

本发明涉及一种氢燃料电池膜电极的制备方法包括质子交换膜固定，制备催化剂及浆液喷淋等三个步骤。本发明生产工艺简单，可根据需要灵活调整膜电极结构，从而直接获得满足使用需要的膜电极产品，避免了后续加工工序，从而在提高生产制备作业效率高的同时降低了生产能耗及物料损耗低，同时，本发明一方面可有效的提高膜电极生产制备中催化剂使用效率，降低损耗催化剂损耗浪费，另一方面有效改善了膜电极表面催化剂的工作性能和稳定性，从而达到提高膜电极产品产品质量和使用性能的同时，有效的降低膜电极的生产及使用成本。

技术领域

本发明涉及一种氢燃料电池膜电极的制备方法，属真石漆产品技术领域。

背景技术

膜电极是氢燃料电池中的核心组件之一，对氢燃料电池的性能起着至关重要的影响，当前在对膜电极进行生产中，往往均采用的传统的生产工艺，虽然可以满足膜电极产品生产和使用的需要，但在膜电极生产过程中，一方面存在催化剂与质子膜间连接关系的稳定性及可靠性，从而严重影响了膜电极产品的质量和运行的稳定性及可靠性，另一方面当前在进行膜电极产品生产制备过程中，往往需要对生产出的膜电极进行二次加工，以满足实际使用是对膜电极产品结构的需要，从而在造成了较大的物料浪费的同时，也导致质子膜生产制备工序增加，降低了质子膜生产的效率，因此针对这一现状，迫切需要开发一种新型的氢燃料电池及生产工艺，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种氢燃料电池膜电极的制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种氢燃料电池膜电极的制备方法包括以下步骤：

第一步，质子交换膜固定，将质子交换膜通过定位装置进行固定，使质子交换膜表面平整并与水平面呈0°—90°夹角，然后将固定后的质子交换膜在20℃—80℃恒温环境中，并在惰性气体保护氛围下静置存放；

第二步，制备催化剂，在20℃—60℃恒温环境中，首先将催化剂、石墨烯、分散剂分别匀速添加到质子交换膜树脂中，并混合均匀，制备得到混合浆液，然后将造孔剂添加到混合浆液中混合均匀，制备得到催化剂浆液，并对催化剂浆液在保持搅拌状态下恒温保存备用；

第三步，浆液喷淋，将第二步制备的浆液通过增压泵增压，然后在在50℃—150℃恒温环境中，并在惰性气体保护氛围下通过雾化喷嘴均匀喷淋到处于固定状态的质子交换膜各表面依次进行喷涂，其中在进行喷涂作业中，对质子交换膜表面进行逐层喷涂，并使催化剂浆液在质子交换膜表面沉积厚度为0.1—1毫米，且每层喷涂厚度为0.01—0.05毫米，相邻两层喷涂时间间隔为3—30秒，完成喷涂作业后，在30℃—100℃恒温环境中，并在惰性气体保护氛围下静置保温10—120分钟，然后自然冷却至常温，即可得到成品氢燃料电池膜电极。

进一步的，所述第一步中，在对质子交换膜进行定位时，水平方向上相邻的两个质子交换膜之间间距不小于10厘米，竖直方向上相邻的两个质子交换膜之间间距为质子交换膜最大宽度的1.1—2倍。

进一步的，所述第二步中，所述的催化剂为Pt-Ru、Pt-Sn、Pt-WO3、Pt-Mo中的任意一种。

进一步的，所述第二步中，所述的分散剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇中的任意一种与石墨烯分散剂以任意比例混合。

进一步的，所述质子交换膜树脂为离子交换树脂。

进一步的，所述造孔剂为氯化钠、氯化钾、碳酸氢铵及草酸铵中的任意一种。

进一步的，所述第二步中，催化剂、石墨烯、分散剂总量为质子交换膜树脂总量的20%—50%，催化剂、石墨烯、分散剂之间混合比例为1：1—5：1.3—10。

进一步的，所述第二步中，造孔剂与混合浆液间的比例为1：3—10。