[发明专利]含水凝胶的催化剂浆料及制得的催化层和燃料电池电极

权利要求书

1.一种含水凝胶的催化剂浆料，其特征在于，所述催化剂浆料包括有机溶剂以及溶于有机溶剂中的催化剂、离子导体和水凝胶，所述水凝胶选自木质素磺酸盐类水凝胶或丙烯酸类水凝胶中的一种或多种；

所述催化剂选自碳载铂催化剂或碳载铂合金催化剂中的一种或多种；

所述离子导体为全氟磺酸离聚物树脂，所述全氟磺酸离聚物树脂来自全氟磺酸离聚物树脂溶液；

所述离子导体溶液中离子导体与催化剂中炭载体的质量比为(0.2～2.0):1；

Pt在Pt基催化剂中的质量含量为40～60wt.％；

所述水凝胶与催化剂的质量比为(0.04～0.24):1；

所述有机溶剂占催化剂浆料总质量的60～96wt.％。

2.根据权利要求1所述的一种含水凝胶的催化剂浆料，其特征在于，所述碳载铂合金催化剂选自PtCo/C、PtNi/C、PtFe/C、PtCu/C或PtCoCe/C中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种含水凝胶的催化剂浆料，其特征在于，所述有机溶剂选自乙醇、异丙醇或正丙醇中的一种或多种。

4.一种采用如权利要求1-3任一项所述的催化剂浆料涂覆而成的催化层。

5.一种包含如权利要求4所述的催化层的燃料电池电极，其特征在于，所述燃料电池电极采用以下制备方法制备得到：

(a)称取催化剂、离子导体和水凝胶，并依次溶于有机溶剂中，均匀分散后即得催化剂浆料；

(b)将步骤(a)得到的催化剂浆料均匀涂覆在气体扩散层或质子交换膜上，后进行干燥处理，制得燃料电池电极。

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池电极，其特征在于，步骤(a)中，分散选用超声分散和/或机械搅拌分散，超声分散的功率为300～800W，机械搅拌的转速为100～3000r/min，分散的时间为0.5～2.5h。

7.根据权利要求5所述的一种燃料电池电极，其特征在于，步骤(b)中，将催化剂浆料均匀涂覆在气体扩散层或质子交换膜上之前，先涂覆在基底材料上，得到预制催化剂浆料涂层，采用热转印方法将预制催化剂浆料涂层转印到气体扩散层或质子交换膜上。

8.根据权利要求7所述的一种燃料电池电极，其特征在于，所述基底材料选自PTFE薄膜、PFA薄膜、PET薄膜或PPS薄膜中的一种或多种。

9.根据权利要求5所述的一种燃料电池电极，其特征在于，步骤(b)中，涂覆选用超声喷涂法、静电喷涂法、刮涂法、狭缝涂布法或辊对辊涂布法中的一种或多种；

步骤(b)中，干燥处理选用自然干燥、热台干燥或真空干燥中的一种或多种，干燥处理的时间为0.5～8h。