[发明专利]燃料电池的质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.燃料电池的质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜上镀覆合金纳米颗粒，所述合金纳米颗粒由金元素与其他金属元素形成，所述其他金属元素包括钯、镍、钌及铜金属元素；所述合金纳米颗粒为单分子层的纳米颗粒，所述合金纳米颗粒与所述质子交换膜紧密接触。

2.如权利要求1所述的燃料电池的质子交换膜，其特征在于，所述合金纳米颗粒包括金-钯合金纳米颗粒、金-镍合金纳米颗粒、金-钌合金纳米颗粒或金-铜合金纳米颗粒；所述纳米颗粒的直径为1.5-3纳米。

3.如权利要求1所述的燃料电池的质子交换膜，其特征在于，所述合金纳米颗粒以单分子层的形式紧密沉积于所述质子交换膜上是采用LB膜分析仪实现。

4.权利要求2所述的燃料电池的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)采用水-甲苯两相法制备金-钯合金纳米颗粒；

(2)将所述金-钯合金纳米颗粒溶于甲苯中，配成镀膜溶液；

(3)采用LB膜分析仪将所述镀膜溶液以单分子层形式镀覆于质子交换膜上，形成表面紧密沉积有金-钯合金纳米颗粒的质子交换膜。

5.权利要求4所述的燃料电池的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体过程：将氯金酸和氯钯酸溶于水中，再与四辛基溴化铵的甲苯溶液混合；保持搅拌的同时加入1-十二烷基硫醇和溴化钠；收集有机相溶液并放入冰箱冷置8小时以上，用离心机收集固体产物并用乙醇清洗多次，最后置于真空干燥箱中干燥，得到所述金-钯合金纳米颗粒。

6.权利要求4所述的燃料电池的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体过程：所述LB膜分析仪通过对液表面压的监测与分析，准确找出单分子层的形成节点；通过预先设置的相关参数，机械臂将自动拉升质子交换膜，实现膜上单分子层纳米催化剂的沉积。

7.权利要求6所述的燃料电池的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述LB膜分析仪的具体操作过程：向所述LB膜分析仪的水槽中装满水，用机械臂上的夹子夹住质子交换膜，并降至大部分膜没入槽中浸渍井内；用针筒吸取定量的镀膜溶液，均匀滴在LB分析仪的水槽中，静置片刻以让溶剂完全挥发；开始缓慢移动滑障，并记录液表面压变化；当液表面压达到预设值时，机械臂开始拉升浸入水中的质子交换膜，直至镀膜完成。

8.质子交换膜燃料电池的制备方法，包括制备膜电极组件，其特征在于，所述膜电极组件制备方法包括：采用热压法将铂-铜-镍三相合金催化剂的气体扩散电极与权利要求1-7任一项所述的紧密沉积有单分子层的金-钯纳米颗粒的质子交换膜以三明治结构压制成一体，形成膜电极组件。

9.膜电极组件，包括质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜为权利要求1-7任一项所述的质子交换膜。

10.质子交换膜燃料电池，包括膜电极组件，其特征在于，所述膜电极组件为权利要求9所述的膜电极组件。