[发明专利]一种燃料电池电极催化层浆液制备方法、催化剂浆液及其应用

权利要求书

1.一种燃料电池电极催化层浆液制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

a，催化剂的前处理：将催化剂与水和有机溶剂的混合溶液充分混合得初混浆液，于初混浆液中加入添加剂，并再次充分混合后加入高沸点有机溶剂，回流、冷却、过滤，得滤饼备用；步骤a所述催化层添加剂为摩尔比为1:1的聚苯并咪唑和聚四氟乙烯的混合物、摩尔比为1:1十二烷基苯磺酸钠和全氟磺酸聚合物的混合物；所述添加剂的质量为催化剂质量的0.05-0.3倍；

b，催化剂浆液的制备：将水、低沸点溶剂、高沸点溶剂和高粘度溶剂，或将水、低沸点溶剂、高沸点溶剂，或将水、低沸点溶剂、高粘度溶剂，分别依次或同时加入步骤a所得滤饼中，超声搅拌均匀制得待处理催化剂浆液；其中水、低沸点溶剂、高沸点溶剂和高粘度溶剂的加入量分别是催化剂质量的2-5倍；催化剂占催化剂浆液的质量百分比为4-7%；步骤b所述高粘度溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙三醇中的一种或几种；步骤b所述的低沸点溶剂为乙醇、甲醇、环己烷、二甲醚、丙酮、异丙醇中的一种或几种；

c，催化剂浆液的后处理：将步骤b所得待处理催化剂浆液于惰性气氛下充分搅拌后静置，去除上层清液后重复过滤，至浆液细腻均匀；再次搅拌后得催化剂浆液；

步骤a或b所述高沸点溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇、二甲亚砜、甲酰胺中的一种或几种。

2.按照权利要求1所述制备方法，其特征在于：

步骤a所述的有机溶剂为乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环己烷、二甲醚、丙酮、异丙醇中的一种或几种。

3.按照权利要求1所述制备方法，其特征在于：

步骤c所述惰性气氛下充分搅拌过程为，依次采用高速机械搅拌、低速机械搅拌和超声条件下搅拌。

4.按照权利要求3所述制备方法，其特征在于：

所述惰性气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或两种以上的混合气；

所述高速机械搅拌的搅拌转速为1000-100000转每分钟，持续时间为0.5-10小时；

所述低速机械搅拌的搅拌转速为10-5000转每分钟，持续时间为5-50小时；

所述超声条件下搅拌时间为0.5-5小时。

5.按照权利要求1所述制备方法，其特征在于：

步骤c所述静置时间为0.5小时以上，过滤为常压或增压过滤，过滤网目数为50-500；

再次搅拌为超声条件下搅拌0.5-4小时。

6.按照权利要求1所述制备方法，其特征在于：

步骤a中，水和有机溶剂的混合溶液中水与有机溶剂的质量比例为10:1至1:10；所述水和有机溶剂的混合溶液的质量为催化剂质量的5-10倍；

步骤a中，所述高沸点有机溶剂的加入量为初混浆液质量的1-100倍；

所述回流条件为在80-200摄氏度条件下回流搅拌1-10小时；所述冷却为自然冷却。

7.一种权利要求1-6任一制备方法制备的催化剂浆液。

8.一种权利要求7所述催化剂浆液在制备直接甲醇燃料电池、氢氧燃料电池、高温聚合物电解质膜燃料电池或金属空气电池电极中的应用。