[发明专利]高耐受性氢燃料电池膜电极组件及其制备方法

权利要求书

1.一种高耐受性氢燃料电池膜电极组件，包括阳极气体扩散层、阳极催化层、全氟质子膜、阴极催化层、阴极气体扩散层、阴极密封材料和阳极密封材料，其特征在于：阳极催化层、阴极催化层、全氟质子膜中的一种或多种包含添加剂；

所述添加剂的化学结构选自下列结构中的一种或者多种：

(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)

(Ⅴ)(Ⅵ)(Ⅶ)

(Ⅷ)

其中R₁，R₂，R₃，R₄为H、OH、CH₃(CH₂)_nO、CH₃(CH₂)_n、NH₂、CH₂OH、C₆H₅、CF₃(CF₂)_n、CF₃(CF₂)_nO、COOH中的一种，n为0-10的整数。

2.根据权利要求1所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件，其特征在于：全氟质子膜为厚度5-20μm的增强型全氟质子膜，添加剂含量为0.01-5wt％。

3.根据权利要求1所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件，其特征在于：全氟质子膜为厚度8-15μm的增强型全氟质子膜，添加剂含量为0.01-5wt％。

4.根据权利要求1所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件，其特征在于：阴/阳极催化层包括催化剂、具有质子传导功能的离子聚合物和添加剂，离子聚合物的含量为10-35wt％，添加剂的含量为离子聚合物质量的0.01-5wt％。

5.根据权利要求4所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件，其特征在于：阴极催化层中总催化剂的担载量为0.05-0.3mg/cm²。

6.根据权利要求4所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件，其特征在于：阳极催化层中催化剂的担载量为0.1-0.6mg/cm²。

7.一种权利要求1-6任一项所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将阴/阳极催化层用浆料分别涂覆到全氟质子膜的两侧，经过烘干处理后即得到CCM，然后将CCM与阴极气体扩散层、阳极气体扩散层、阴极密封材料和阳极密封材料复合后，即得氢燃料电池膜电极组件，其中阳极催化层、阴极催化层、全氟质子膜中的一种或多种包含添加剂。

8.根据权利要求7所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件的制备方法，其特征在于：含添加剂的阴/阳极催化层用浆料的制备方法为：

将催化剂、离子聚合物、添加剂置于去离子水中，然后加入分散剂和增稠剂，分散后高转速搅拌，即得含添加剂的阴/阳极催化层浆料。

9.根据权利要求7所述的高耐受性氢燃料电池膜电极组件的制备方法，其特征在于：含添加剂的全氟质子膜的制备方法为：

将全氟磺酸离聚物溶液与添加剂混合，得到均匀的离聚物和添加剂的混合物溶液，通过溶液流延，溶液浇注，丝网印刷工艺，刮涂，喷涂或浸渍的方式成膜，得到含添加剂的全氟质子膜。