[发明专利]一种燃料电池高成品率催化电极批量制备方法及其设备

权利要求书

1.一种燃料电池催化电极批量制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A．制备催化剂浆料；

B．将步骤A 所得催化剂浆料涂布于质子交换膜的一侧，干燥后形成催化层一，备用；

C．将步骤A 所得催化剂浆料涂布在一支撑体膜的一侧，干燥后形成含有凝胶态层的支撑复合体；

D.制备增湿-抗氧化混合溶液；

E.将所述增湿-抗氧化混合溶液喷涂于所述支撑复合体的凝胶态层上，使所述凝胶态层保持凝胶态；

F.将完成步骤B 的质子交换膜和完成步骤E 的支撑复合体进行热压复合，使所述支撑复合体上的凝胶态层转移到质子交换膜的非涂布侧，得到所述催化电极；所述增湿-抗氧化混合溶液的喷涂为间歇式雾化喷涂；所述喷涂间隔时间为3 S，每次喷涂时间为2-4 S；喷涂流量为5-10mL/min,喷涂速度200-400mm/s，每种成分的喷涂担量为0.01-0.04mg/cm2；所述支撑复合体于喷涂室内的传送速度为0.2-0.5m/s。

2.一种权利要求1 所述的制备方法所用的燃料电池催化电极批量化生产设备，其特征在于，所述设备为连续涂布设备，所述连续涂布设备包括支撑体传送线和质子交换膜传送线；所述支撑体传送线与质子交换膜传送线设有传送重合处；所述传送重合处设有热压复合区；沿传送方向，所述支撑体传送线上位于热压复合区的前工位处依次设有涂布头、烘道和喷涂室；所述喷涂室为半封闭式空间，所述喷涂室的底部设有仅供传送带通过的细槽口；所述喷涂室内部靠近传送带处设置若干个雾化喷头；沿传送方向，所述支撑体传送线上位于热压复合区的后工位处设有支撑体收卷辊，所述质子交换膜传送线上位于热压复合区的后工位处设有烘道；所述热压复合区包括一对用于实现热压功能的加热转动辊。

3.一种利用权利要求2 所述设备生产催化电极的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）将支撑体和一侧涂有催化剂浆料的质子交换膜分别置于支撑体传送线和质子交换膜传送线的起始位置；

（2）通过涂布头将催化剂浆料涂布在支撑体上，经过烘道干燥后形成含有凝胶态层的支撑复合体，然后传送至喷涂室中喷涂增湿-抗氧化混合溶液，使所述支撑复合体保持凝胶态；

（3）在传送带的带动下，将所述质子交换膜和喷涂后的支撑复合体通过热压复合区进行热压转移，使支撑复合体上的凝胶态层转移到质子交换膜的非涂布侧，之后通过支撑体收卷辊对支撑体进行收卷，继续传送的质子交换膜通过烘道烘干，得到所述催化电极。

4.根据权利要求1 或3 所述的方法，其特征在于：所述增湿-抗氧化混合溶液的制备方法如下：分别称取具有保湿作用的纳米氧化物、抗氧化作用的纳米氧化物和全氟磺酸树脂，混合后加入去离子水和异丙醇的混合溶剂，搅拌均匀，得到所述混合溶液。

5.根据权利要求4 所述的方法，其特征在于：所述具有保湿作用的纳米氧化物为纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化锆和纳米氧化铝中的一种或多种；所述具有抗氧化作用的纳米氧化物为纳米氧化锰、纳米二氧化锰、纳米氧化铈和纳米氧化锆中的一种或多种；

所述混合溶液中具有保湿作用纳米氧化物的质量分数为0.02%-0.5%,具有抗氧化作用纳米氧化物质量分数为0.02%-0.5%,全氟磺酸树脂的质量分数为0.02%-0.5%,所述混合溶剂中去离子水和异丙醇的质量比为1:0.1-5。

6.根据权利要求1 或3 所述的方法，其特征在于：所述催化剂浆料于质子交换膜上的涂布按照第一参数预设工艺进行；所述第一参数预设工艺包含涂布速度、涂布湿厚、烘干温度，其中，涂布速度为1-5m/min，涂布湿厚为10-20μm，烘干温度为40-80℃；所述催化剂浆料于支撑体膜上的涂布按照第二参数预设工艺进行，以形成含有凝胶态层的支撑复合体，所述第二参数预设工艺包含涂布速度、涂布湿厚、烘干温度，其中，涂布速度为1-5m/min，涂布湿厚为10-20μm，烘干温度为20-60℃；所述热压复合按照第三参数预设工艺进行，所述第三参数预设工艺包括60-80℃的烘干温度。