[发明专利]催化剂涂覆膜、燃料电池及制备方法

权利要求书

1.一种催化剂涂覆膜，其特征在于，包括：

质子交换膜；

催化层，形成在所述质子交换膜相对的两侧，所述催化层的表面具有三维立体微结构。

2.根据权利要求1所述的催化剂涂覆膜，其特征在于，所述催化层的表面具有流道；所述流道的形状包括条形、圆环形、网格形、蛇形、山峰形中的至少一种；所述流道的长度范围是1-1000um；所述流道的宽度范围是1-1000um；所述流道的深度范围是0.1-10um。

3.根据权利要求1所述的催化剂涂覆膜，其特征在于，所述催化层是通过转印法制备的；转印基底膜具有不同形状的压痕；压痕形状包括条形、圆环形、网格形、蛇形、山峰形中的至少一种；所述压痕的长度范围是1-1000um；所述压痕的宽度范围是1-1000um；所述压痕的深度范围是0.1-10um。

4.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括膜电极，所述膜电极包括如权利要求1-3任一项所述的催化剂涂覆膜。

5.一种催化剂涂覆膜的制备方法，其特征在于，包括：

提供质子交换膜；

在所述质子交换膜相对的两侧形成表面具有三维立体微结构的催化层。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述催化层的表面具有流道；所述流道的形状包括条形、圆环形、网格形、蛇形、山峰形中的至少一种；所述流道的长度范围是1-1000um；所述流道的宽度范围是1-1000um；所述流道的深度范围是0.1-10um。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述提供质子交换膜，包括：

分别利用过氧化氢溶液和硫酸溶液对质子交换膜进行预处理，得到预处理后的质子交换膜；

其中，所述在所述质子交换膜相对的两侧形成表面具有三维立体微结构的催化层，包括：

利用转印法在所述质子交换膜相对的两侧形成表面具有三维立体微结构的催化层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用转印法在所述质子交换膜相对的两侧形成表面具有三维立体微结构的催化层，包括：

提供具有不同形状的压痕的转印基底膜，提供催化剂浆料；

将所述催化剂浆料涂覆在所述具有不同形状的压痕的转印基底膜上形成催化层；

将所述催化层转印到所述质子交换膜的上下两侧上，形成所述催化剂涂覆膜。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提供具有不同形状的压痕的转印基底膜，包括：

利用具有不同形状的模具对转印基底膜进行压痕处理，得到所述具有不同形状的压痕的转印基底膜；

其中，压痕形状包括条形、圆环形、网格形、蛇形、山峰形中的至少一种；所述压痕的长度范围是1-1000um；所述压痕的宽度范围是1-1000um；所述压痕的深度范围是0.1-10um；

其中，所述提供催化剂浆料，包括：

将催化剂、溶剂以及全氟磺酸聚合物溶液混合均匀，得到所述催化剂浆料；

其中，所述催化剂包括碳载铂；所述溶剂包括水和异丙醇；所述碳载铂与全氟磺酸聚合物质量比范围是(1-5):(3-1)；所述水和所述异丙醇质量比范围是(1-10):(10-1)；所述催化剂浆料的固体含量范围是10-30％；

其中，所述将所述催化剂浆料涂覆在所述具有不同形状的压痕的转印基底膜上形成催化层，包括：

将所述催化剂浆料涂覆在所述具有不同形状的压痕的转印基底膜上，在第一预定温度范围的环境中干燥后形成催化层；所述第一预定温度范围是60-80℃。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用转印法在所述质子交换膜相对的两侧形成表面具有三维立体微结构的催化层，包括：

提供转印基底膜，提供催化剂浆料；

将所述催化剂浆料涂覆在所述转印基底膜上形成催化层；

将所述催化层转印到所述质子交换膜的上下两侧上，形成不具有三维立体微结构的催化剂涂覆膜；

利用具有三维立体微结构的底膜对所述不具有三维立体微结构的催化剂涂覆膜的催化层的表面进行压痕处理，形成所述催化剂涂覆膜。