[发明专利]低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法

权利要求书

1.一种低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、碳纸表面微孔层的制备：将碳粉与PTFE乳液混合，涂于疏水处理过的碳纸表面，干燥后于惰性气氛下高温处理，冷却，得到表面有微孔层的碳纸；

S2、采用原子层沉积技术将Pt纳米粒子直接沉积到所述微孔层上，得到负载有Pt纳米颗粒的电极；

S3、将离子树脂溶液喷涂到步骤S2所得电极上沉积了Pt纳米粒子的一侧表面，干燥，即得气体扩散电极；

S4、取两张气体扩散电极，按阴极气体扩散电极-质子交换膜-阳极气体扩散电极的顺序，压接组装成质子交换膜燃料电池膜电极。

2.如权利要求1所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述疏水处理包括将碳纸浸于2wt％～20wt％的PTFE乳液中进行浸渍处理。

3.如权利要求1所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳粉为XC-72R、Super P、EC300J、EC600J、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、BP2000中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述高温处理的处理温度为300～400℃。

5.如权利要求1所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述PTFE乳液与碳粉的质量比为10:1～2:1。

6.如权利要求1所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下步骤：

A、表面有微孔层的碳纸置于ALD反应器中，抽真空，并开始加热反应器和铂源源瓶；

B、待真空度和温度都达到设定值后，打开铂源源瓶，开启铂源控制阀，铂源以蒸汽的形式进入微孔层中，然后关闭铂源控制阀，开启氧气阀通入氧气，控制反应时间；

C、关闭氧气阀，开启氮气阀，待反应器温度冷却至室温，取出，得到负载有Pt纳米颗粒的电极。

7.如权利要求6所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述反应器的加热温度为200～300℃，反应器内气体压力低于0.01atm；铂源的加热温度为200～250℃。

8.如权利要求6所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤B中，铂源控制阀开启时间为0.05～0.5s；氧气阀开启时间为5～30min。

9.如权利要求6所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤C中，所述负载有Pt纳米颗粒的电极上Pt的载量为0.025～1.0mg/cm²；所述Pt纳米颗粒的大小为2～10nm。

10.如权利要求1所述的低温质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述离子树脂溶液的浓度为5wt％～20wt％。