[发明专利]低Pt载量膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种低Pt载量膜电极，其特征在于，包括：

低Pt载量阳极气体扩散电极、高温质子交换膜以及低Pt载量阴极气体扩散电极；

所述低Pt载量阳极气体扩散电极、高温质子交换膜以及低Pt载量阴极气体扩散电极依次叠合。

2.如权利要求1所述的低Pt载量膜电极，其特征在于，

所述低Pt载量阳极气体扩散电极由阳极气体扩散层和低Pt载量阳极催化层组成，所述低Pt载量阴极气体扩散电极由阴极气体扩散层和低Pt载量阴极催化层组成，所述低Pt载量阳极气体扩散电极以及所述低Pt载量阴极气体扩散电极与所述酸掺杂的高温质子交换膜叠合时，低Pt载量阳极催化层和低Pt载量阴极催化层分别与质子交换膜相接触。

3.如权利要求1所述的低Pt载量膜电极，其特征在于，

所述高温质子交换膜为酸掺杂的聚苯并咪唑及其衍生物、聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮、聚苯并咪唑/ 聚醚醚酮复合膜、聚苯并咪唑/ 磺化聚醚醚酮复合膜、聚苯并咪唑/ 聚酰亚胺复合膜中的任意一种。

4.一种低Pt载量膜电极的制备方法，其特征在于，包括：

制备催化剂浆料；

将制备好的催化剂浆料涂覆于气体扩散层表面并干燥；

将涂覆催化剂的气体扩散层进行烧结，完成低Pt载量气体扩散电极的制备；

将质子交换膜浸入适当温度的掺杂酸溶液中，完成酸掺杂的高温质子交换膜的制备；

低Pt载量气体扩散电极包括阴极气体扩散电极以及阳极气体扩散电极，将低Pt载量阴极气体扩散电极、酸掺杂的高温质子交换膜以及低Pt载量阳极气体扩散电极依次叠合，热压后得到低Pt载量膜电极。

5.如权利要求4所述的低Pt载量膜电极的制备方法，其特征在于，

所述制备催化剂浆料的方法包括：

将催化剂在溶剂中分散均匀后，加入粘结剂和造孔剂，均匀分散后制成催化剂浆料，其中，催化剂、粘接剂和溶剂的质量比为1：（0.1-0.5）：（10-100）。

6.如权利要求5所述的低Pt载量膜电极的制备方法，其特征在于，

所述催化剂为碳载铂或碳载铂合金；

所述溶剂为水、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的混合溶剂；

所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、聚苯并咪唑类原液中的一种或两种以上的混合物。

7.如权利要求4所述的低Pt载量膜电极的制备方法，其特征在于，

所述将制备好的催化剂浆料涂覆于气体扩散层的方法包括：

将制备好的催化剂浆料涂覆至气体扩散层上并干燥，阳极气体扩散电极载量0.2-0.6mg/cm²，阴极气体扩散电极载量为0.6-1.0mg/cm²。

8.如权利要求4所述的低Pt载量膜电极的制备方法，其特征在于，

所述将涂覆催化剂的气体扩散层进行烧结，完成低Pt载量气体扩散电极的制备的方法包括：

将涂覆好的气体扩散层置于有惰性气体保护的烧结炉中，于240-400℃烧结0.5-3h，降温后取出，完成低Pt载量气体扩散电极的制备。

9.如权利要求4所述的低Pt载量膜电极的制备方法，其特征在于，

所述将质子交换膜浸入适当温度的掺杂酸溶液中，完成酸掺杂的高温质子交换膜的制备的方法包括：

将质子交换膜浸入适当温度的掺杂酸溶液中1～24h，取出后去除表面多余的自由酸，完成酸掺杂的高温质子交换膜的制备，其中，适当的温度的范围为室温至140℃之间。

10.如权利要求4所述的低Pt载量膜电极的制备方法，其特征在于，

所述将低Pt载量阴极气体扩散电极、酸掺杂的高温质子交换膜以及低Pt载量阳极气体扩散电极依次叠合，热压后得到低Pt载量膜电极的方法中的热压工艺为：温度100-200℃，压力0.1-5MPa，时间1-30min。