[发明专利]一种提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构及其制备方法

权利要求书

1.一种提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构，包括：固定质量的阳极催化层、固定质量的阴极催化层、固定质量的离聚物、添加在阳极催化层中的第一自由基清除剂、添加在阴极催化层中的第二自由基清除剂，其特征在于，所述第一自由基清除剂占整个催化层的重量比例为0.2％-5％；所述第二自由基清除剂占整个催化层的重量比例为0％-1％。

2.根据权利要求1所述的提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于，所述第一自由基清除剂和第二自由基清除剂的添加种类包括金属颗粒和无机金属氧化物的一种或两种以上的结合；其中：

所述金属颗粒包括Ce、Mn、Pd、Ag、Au以及Pt；

所述无机金属氧化物包括CeO₂、TiO₂、MnO₂、ZrO₂；

所述第一自由基清除剂和第二自由基清除剂的添加种类还包括碳氧化钨、碳磷钨酸、以及对苯二甲酸的一种或两种以上的结合。

3.根据权利要求1或2所述的提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于，所述第一自由基清除剂和第二自由基清除剂的粒径范围为20-50um。

4.根据权利要求1或2所述的提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于，所述第一自由基清除剂和第二自由基清除剂添加方式为机械共混。

5.根据权利要求1所述的提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于，所述阳极催化层和阴极催化层由催化剂颗粒组成，催化剂颗粒为Pt/C催化剂，其中Pt的含量为30％-80％，粒径为1-8nm。

6.根据权利要求1所述的提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于，所述离聚物全氟磺酸树脂，全氟磺酸树脂包括短侧链树脂、中长侧链树脂以及长侧链树脂的一种或两种以上的结合。

7.一种权利要求1-6任意一项所述提升耐久性的高性能质子交换膜燃料电池膜电极结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备浆料，首先固定催化剂和全氟磺酸树脂的质量，确定自由基清除剂的加入量，然后将低沸点醇以及去离子水按照一定比例依次加入混合，制备阳极催化层浆料和阴极催化层浆料；

S2、制备燃料电池的膜电极，采用喷涂、网印或刮涂的方式，将阳极催化层浆料和阴极催化层浆料涂敷到质子交换膜上得到CCM，再覆上气体扩散层按照一定的热压工艺进行热压，形成燃料电池的膜电极。