[发明专利]一种高温质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种高温质子交换膜燃料电池膜电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先配置催化剂浆料：过程如下：

a)将有机金属框架结构的纳米颗粒分散在高沸点溶剂中，超声搅拌30分钟；

b)向a)中形成的溶液中加入磷酸硼，室温搅拌0.5-1小时，加入催化剂，超声搅拌30分钟，得到催化剂浆料；

2)将所述催化剂浆料喷涂在碳纸一侧上，喷涂完成后，真空干燥，然后在磷酸溶液中浸泡4-24h，得到含有催化层的碳纸；所述喷涂流速为10毫升/分钟，喷涂温度为60～160℃，催化剂在碳纸上的担量为0.1～0.8mg/cm²，所述真空干燥的温度为60～120℃；真空干燥时间为10～24小时；

3)将聚苯并咪唑(PBI)高温质子交换膜在磷酸溶液中浸泡4-24h，得到PBI/PA复合膜；

4)将所述PBI/PA复合膜两侧分别放一层含有催化层的碳纸，所述碳纸含催化层的一侧与PBI/PA复合膜贴合，制成三明治结构的MEA，然后在80～140℃，0.1～0.4MPa下热压1～5分钟，制成所述高温质子交换膜燃料电池膜电极(MEA)。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机金属框架结构的纳米颗粒为MIL101(Fe)、MIL101(Cr)的一种或两种。

3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高沸点溶剂为：N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)的一种或两种。

4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机金属框架结构的纳米颗粒与磷酸硼的质量比例为1:1～5:1，所述磷酸硼与纳米颗粒的总质量为催化剂质量的0.01～0.5倍。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸溶液浸泡的温度为20～150℃；所述磷酸溶液浓度为50-100wt％。

6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为Pt/C催化剂。

7.一种权利要求1至6任一所述的制备方法制备的高温质子交换膜燃料电池膜电极。

8.一种权利要求7所述高温质子交换膜燃料电池膜电极在高温质子交换膜燃料电池中的应用。